Текст
                    ИНТЕРНЕТ-ЖУРНАЛ
ЯОГПРШНПП
ПАбОРРТОРиП
ИЮЛЬ 2009
0
/
^1


Д ОМАШ НЯЯ ЛАБОРАТОРИЯ Научно-прикладной и образовательный интернет-журнал Адрес редакции: domlab@inbox.com Статьи для журнала направлять , указывая в теме письма «For journal». Журнал содержит материалы найденные в Интернет или написанные для Интернет. Журнал является полностью некоммерческим. Никакие гонорары авторам статей не выплачиваются и никакие оплаты за рекламу не принимаются . Явные рекламные объявления не принимаются, но скрытая реклама, содержащаяся в статьях, допускается и даже приветствуется. Редакция занимается только оформительской деятельностью и никакой ответственности за содержание статей не несет. Статьи редактируются, но орфография статей является делом их авторов. При использовании материалов этого журнала, ссылка на него не является обязательной , но желательной. Никакие претензии за невольный ущерб авторам, заимствованных в Интернет статей и произведений, не принимаются. Произведенный ущерб считается компенсированным рекламой авторов и их произведений. По всем спорным вопросам следует обращаться лично в соответствующие учреждения провинции Свободное государство (ЮАР). При себе иметь, заверенные местным нотариусом, копии всех необходимых документов на африкаанс, в том числе, свидетельства о рождении, диплома об образовании, справки с места жительства, справки о здоровье и справки об авторских правах (в 2-х экземплярах). Июль 2009 СОДЕРЖАНИЕ История Изгнание из Эдема 3 Мелкоскоп H1N1. Война с ветряными мельницами 119 Техника Техника стеклодувных работ 133 Технологии Умная теплица 236 Химия в саду 257 Литпортал Верный вопрос 273 Электроника Измерительные цепи 280 Автоматизация Преобразователь интерфейса I2C - UART 288 Компьютер Настройка BIOS 297 Матпрактикум Сигналы и линейные системы (продолжение) 381 Мышление Апгрейд обезьяны 447 ИЗМЫШЛИЗМЫ В начале 565 Юмор Проект Genesis 686 Разное Диссертация 693 Просьба 803 НА ОБЛОЖКЕ Хрусталь - прозрачная разновидность кварца, выглядит как драгоценность. Но на самом деле главная ценность кварца в том, что он нужен для науки и техники. В частности без кварцевого стекла не обойтись в химических исследованиях. О работе с кварцевым и простым стеклом, читайте статью «Техника стеклодувных работ» .
История ИЗГНАНИЕ ИЗ ЭДЕМА Стивен Оппенгеймер «Чтобы знать, куда мы идем, необходимо понять, кто мы; чтобы понять, кто мы, необходимо знать, откуда мы родом». Представьте себе, что вы стоите в очереди в пункте таможенного контроля в аэропорту Чикаго или Лондона. Рядом с вами — семеро точно таких же пассажиров . Один из них — афроамериканец с Карибских островов, другой, точнее, другая — светловолосая девушка, уроженка одной из стран Северной Европы. Третий ваш сосед — специалист по компьютерной технике родом из Индии. Четвертый — подросток китаец, слушающий музыку, надев наушники своего плейера. Пятый, шестой и седьмой ваши соседи — участники научной конференции по наскальным рисункам, прибывшие соответственно из Австралии, Новой Гвинеи и Южной Америки. Все семеро ведут себя тихо и скромно, избегая смотреть друг другу в глаза, поскольку незнакомы и чувствуют себя совершенно чужими друг другу. И, тем не менее, нам не составит труда доказать, что все они — дальние родственники, ибо у всех них были общие предки, причем как по женской, так и по мужской ли-
НИИ . В каждой клетке нашего тела присутствуют гены. Гены состоят из ДНК (дезок- сирибонуклеиновой кислоты), особого, похожего на длинную цепь, «кода» жизни, который заключает в себе информацию о том, кто мы и откуда, и описывает все наши свойства и характерные особенности — от строения ногтей до врожденной одаренности. И если мы проанализируем гены этих семи соседей пассажиров, мы сможем проследить пути и маршруты их далеких предков в пространстве и времени, вплоть до локуса появления их общего прапредка в Африке на заре существования рода человеческого. Более того, если мы выберем наугад двух пассажиров и сопоставим их гены, мы без труда обнаружим, что у них есть и более поздний общий предок, живший, скорее всего, уже за пределами Африки. Кроме того, мы без проблем сможем определить, где именно жили их предки и когда покинули свою древнейшую прародину. Подобная система доказательств стала возможной лишь в последнее десятилетие благодаря новаторским разработкам целого ряда ученых. Многие из нас были бы немало удивлены, если бы очутились на пресловутой машине времени, которая унесла бы нас в глубины минувшего, через бесчисленные поколения наших далеких и близких предков. Интересно, куда бы она принесла нас? А вдруг мы оказались бы родственниками некой знаменитости или выдающейся личности? Сколько поколений нам пришлось бы отсчитать вспять, чтобы столкнуться лицом к лицу с первыми людьми на нашей планете? А что, если общая линия наследственности, перешагнув порог человечества, пойдет дальше — к обезьянам, червям или простейшим одноклеточным организмам, как полагал Дарвин? Разумеется, мы помним об этом еще со школьной скамьи по урокам биологии, однако, учитывая неопределенность участи, которая ожидает наши души после смерти, в это очень непросто поверить. Мы до такой степени привыкли к постоянно убыстряющемуся темпу технического прогресса, что с каждым новым его достижением чувство удивления и восторга все более и более слабеет. И все же вплоть до самого последнего времени генетики могли лишь мечтать о том, чтобы использовать гены в качестве маркеров, позволяющих во всех деталях проследить историю заселения мира человечеством. Главная причина их пессимизма заключалась в том, что большинство изученных ими генов как бы заново перемешиваются в каждом новом поколении и присутствуют у подавляющего большинства людей. Задача генетиков была невероятно сложной, напоминая попытку восстановить предыдущую сдачу карт по колоде после того, как она была тщательно и многократно перетасована. Таким образом, казалось почти немыслимым выстроить сколько-нибудь точное семейное генетическое древо, уходящее всего на несколько веков назад, не говоря уж о прослеживании такого же древа от самых корней — с момента появления человека современного типа. Изнутри подавляющее большинство современных людей выглядят практически одинаково. Так с чего же, собственно, начать? Однако методика использования тендерной дифференциации генов и их линий, выделения так называемых генов Адама и Евы, возникшая в последнее десятилетие, коренным образом изменила ситуацию в этой области. В отличие от всех прочих генов, митохондриевую ДНК (целый свод генов в пределах одной клетки) мы наследуем только от матери, a Y хромосому — только от отца. Эти два набора генов, маркированных по признаку пола, передаются без всяких изменений из поколения в поколение, не смешиваясь и не «перетасовываясь», как карты, и благодаря этому их можно проследить вплоть до самых отдаленных наших предков, первых млекопитающих, червей и даже хуже того... Мы можем также реконструировать два семейных генетических древа: одно — наших отцов и другое — наших матерей прародительниц. В результате в любой группе людей, сколь бы малочисленной она ни была, по одному из этих генетических древ мы можем проследить родословную любой пары вплоть до общего предка, на
какой бы ветви он ни находился. Так, общие предки тех или иных людей могли жить 200, 5000 или 150 тысяч лет назад, и, тем не менее, они тоже занимают свое строго определенное место на реконструированном древе Адама или Евы. Это — вполне реальные генеалогические деревья генов современных людей, имеющие конкретные ветви и отростки. При этом можно определить даже возраст каждой ветви на любом из этих деревьев (хотя надо признать, что точность такой датировки оставляет желать много лучшего). Сегодня уже установлены контуры многих региональных генных деревьев, причем создается впечатление, что они «пропилены» огромной пилой по тем или иным регионам с учетом вполне конкретных ориентиров. Именно таким путем за последнее десятилетие была составлена сводная картина распространения генных линий Адама и Евы, протянувшихся в самые отдаленные уголки света. И вот настал момент, когда, совсем как при выпиливании, вся картина вдруг выходит из плоскости и приобретает узнаваемые очертания. И хотя древо остается пока еще далеко не полным, недостающие фрагменты появляются на карте все чаще и с меньшими усилиями. Темпы прогресса здесь настолько стремительны, что ученые, работающие на переднем крае в одном географическом регионе, могут и не подозревать о прорывах, достигнутых в других областях. Зато мы можем наложить это необъятное генное древо на карту мира и проследить, где, обживая неведомый древний мир, прошли наши далекие предки, оставляя цепочки и линии генов. Эти новые знания позволили решить некоторые бросающиеся в глаза парадоксы, обусловленные вопиющими контрастами между культурной и биологической историей человечества за последние 150 тысяч лет. Сегодня мы можем даже поместить ту или иную находку, окаменелость, относящуюся к определенной эпохе, на соответствующую ей ветвь или отросток на генном древе жизни. Действительно, ученым удалось найти ответ на многие вопросы. Как оказалось, несмотря на то, что наш мир представляет собой нечто вроде гигантского плавильного котла, в котором с доисторических времен переплавляются и смешиваются друг с другом всевозможные человеческие потоки, подавляющее большинство ныне живущих представителей человеческой диаспоры с незапамятных времен живут на тех же самых местах, которые избрали их далекие предки. Они живут в этих местах со времен Последнего Ледникового периода. Более того, мы можем даже проследить даты переселения тех или иных народов за последние 80 тысяч лет. Таким образом, от картины, характеризовавшейся многовариантностью и неточностью критериев идентификации, мы неожиданно получили возможность обратиться к точной и предусматривающей региональное деление схеме, отражающей все ветви расселения человека в мире. Приведем несколько примеров того, как благодаря генному древу удалось дать ответ на целый ряд вопросов, издавна не дающих покоя археологам. Один из них — противоречие между «африканским» и «мультирегиональным» характером происхождения человечества. Гипотеза об африканском происхождении утверждает, что все современные люди, живущие ныне на Земле, являются потомками общих предков, совершивших около 100 тысяч лет тому назад массовый исход из Африки. Этот исход привел к исчезновению всех ранее существовавших типов человека во всем мире. Сторонники регионалистской теории, напротив, стремятся доказать, что древнейшие люди на Земле, представители вида Homo neanderthalis (неандертальцы) в Европе и Homo erectus (человек прямоходящий) на Дальнем Востоке в результате длительной эволюции создали те расы, которые существуют сегодня в мире. На сегодняшний день верх в этом диспуте явно одерживают сторонники гипотезы об африканском происхождении, поскольку генное древо человечества, охватывающее последние 100 тысяч лет, прямо указывает на Африку. Никаких следов более древних видов человека на генном древе Адама и Евы не прослеживается, за исключением, естественно, самого его корня, относительно которого мы можем от-
считывать, насколько далеко наши гены отстоят от неандертальцев. Генетический тип неандертальского человека определяет митохондриевая ДНК, и неандертальцы, по всей видимости, были скорее нашими двоюродными братьями, нежели прямыми предками. С неандертальцами нас объединяет общий предок — так называемый Homohelmei. Современные приверженцы теории африканского происхождения обычно подкрепляют свои взгляды утверждениями о том, что австралийцы, жители Азии и европейцы представляют собой потомков различных ветвей Homo sapiens — выходцев из Африки. Однако это не совсем так: лишь одна из линий и на мужском, и на женском генетическом древе имеет бесспорно африканское происхождение. В этом и заключается мой ключевой аргумент. Я утверждаю, что в древности имел место всего лишь один великий исход из Африки, и поэтому представители обоих полов имеют только одного общего генетического предка, который и стал отцом или матерью всех прочих народов за пределами Африки, расселившихся по всему свету. Это повлекло за собой крах многих прежних предвзятых мнений. Некоторые европейские археологи и антропологи еще не так давно полагали, что именно европейцы первыми освоили навыки рисования и резьбы, создали первую сложную культуру и даже первыми обрели дар речи — словом, возникало впечатление, будто европейцы обладают неким явным биологическим преимуществом перед другими расами. Между тем структура генетического древа опровергает подобную точку зрения. Аборигены Австралии в генетическом отношении тесно связаны с европейцами и имеют с ними даже общего предка, жившего примерно 70 тысяч лет назад — вскоре после исхода народов из Африки в Йемен. После этого будущие обитатели Австралии отправились вдоль береговой линии побережья Индийского океана, совершив растянувшийся на несколько тысячелетий марш-бросок через острова Индонезии в Австралию, где, оказавшись в полной изоляции от внешнего мира, создали свою собственную, уникальную и сложную художественную культуру. Самые ранние наскальные рисунки, найденные в Австралии, по меньшей мере, не уступают в древности творениям первых европейских художников. Это означает, что люди, совершившие исход из Африки, уже владели навыками рисования. Другой загадочный парадокс, давно не дававший покоя археологам, заключался в неожиданном и быстром распространении своеобразной неолитической культуры по всей Европе из Турции. Произошло это около 8000 лет тому назад. Быть может , земледельцы с Ближнего Востока оттеснили и уничтожили древних европейских охотников и собирателей или новые идеи распространялись мирным путем, постепенно получая признание у туземных европейских общин эпохи палеолита? Генетический ответ на этот вопрос совершенно ясен: 80% жителей современной Европы являются потомками представителей генного типа древних охотников и собирателей, и лишь 20% происходят от ближневосточных охотников и собирателей. Таким образом, древние туземцы Европы вовсе не были безвольными слабаками. Наконец, если перенестись на другой конец света, надо признать, что там всегда существовала масса споров об этническом происхождении полинезийцев. Увы, Тур Хейердал оказался здесь далеко не первым (в сущности, капитан Кук оказался куда ближе к истине, полагая, что полинезийцы имеют близкие родственные связи с Малайским архипелагом). Лет пятнадцать тому назад археологи были убеждены, что полинезийцы — это выходцы с острова Тайвань. Однако сегодня генетическое древо опровергает эту версию: предки мореходов на больших каноэ были выходцами из другого региона — Восточной Индонезии. А теперь вернемся в очередь в аэропорту. Давайте вспомним, что мы тоже — участники этой генетической истории, поскольку 99% работ по реконструкции нашего древнего генного древа было выполнено с генетическим материалом и пробами ДНК, которые сдали добровольцы, проживающие в самых разных концах света. И поэтому эта история касается каждого из нас.
ПРОЛОГ Сегодня многие антропологи утверждают, что весь род человеческий — это потомки выходцев из Африки. Откуда же им это известно? Если у нас действительно был некий общий прапредок, почему же тогда существуют столь разные человеческие расы? Как эти расы соотносятся между собой? Правомерно ли вообще само понятие «расы»? Являемся ли мы, люди, частью общей семьи, или у африканцев, аборигенов Австралии, европейцев и жителей Восточной Азии имеются разные корни и прошли они в своем развитии параллельные этапы эволюции? Но откуда же мы? Какие движущие силы в ходе нашей эволюции побудили потомков приматов, совсем недавно спустившихся с деревьев на землю, отправиться в скитания по необъятным африканским саваннам, а затем, через какую-нибудь пару миллионов лет, позволили им совершить полет на Луну? Нашумевшие книги Джейкоба Брауна «Происхождение человека» и Ричарда Лики «Сотворение рода человеческого» явились этапными вехами на пути привлечения интереса широкой публики к проблемам эволюции человека. И, тем не менее, они, как и любые книги подобного рода, оставили без ответа множество вопросов. Отсутствие достоверных материальных свидетельств, относящихся к той эпохе, представляет собой как бы зазоры и просветы, неизбежно зияющие между нашими представлениями и реальными знаниями. Недавние археологические находки и открытия в области биологии позволили нам заполнить хотя бы некоторые из этих лакун и в то же время выдвинуть целый ряд новых вопросов. Сегодня мы в состоянии внести коррективы в наши искаженные представления о том, когда и как произошел решающий перелом, отделивший нас от наших предков и двоюродных собратьев, крупных приматов, а также развеять многие мифы, стоящие за привычными представлениями о прогрессе человечества. Анализ ДНК позволил нам достичь невиданного прогресса в осмыслении факторов региональной биологической истории эволюции человека современного типа. Как мы увидим в дальнейшем, так называемые гены Адама и Евы действительно позволяют нам совершить путешествие в пространстве и во времени и перенестись в далекое прошлое, чтобы проследить пути странствий предков человека по земному шару. Однако далеко не все факторы прогресса нашли свое отражение в молекулярной биологии. Так, например, палеоантропология, научная дисциплина, изучающая наших далеких предков, с момента выхода в свет книги Лики, опубликованной двадцать лет тому назад, достигла значительного прогресса сразу в нескольких важнейших областях. Прежде всего, целый ряд недавно открытых черепов древнего человека, найденных как в Африке, так и в других частях света, позволил определить временные рамки и географические координаты периодически повторявшихся миграций человека из Африки за последние 2 миллиона лет. Находки других черепов позволили выявить черты родства и преемственности между нашими древнейшими предками и шимпанзе, жившими в еще более ранние эпохи. Во-вторых, после создания компьютеров сравнительный анализ строения и формы черепов обрел более достоверную научную базу, и в результате стало возможным разместить основные типы черепов доисторических людей, найденные по всему миру, на соответствующих ветвях генетического древа, а черепа их современных потомков — на его побегах. Сам принцип формулирования ветвей биологического древа современного человека, на основании сравнительного анализа черепа, с трудом пробил себе дорогу сквозь тучи псевдонаучных взглядов, связанных с расизмом и деятельностью нацистских антропологов в середине XX в. Начиная с 1960х гг. возникли новые, более объективные и доказательные математические методы, позволившие палеоантропологам построить более детальную модель генеалогического древа гоми- нида и даже человека современного типа. Заметно возросший интерес публики к
этой теме, а также опасения, что выводы подобных исследований могут быть использованы нацистами и расистами в своих неблаговидных целях, во многом завели эти исследования, образно говоря, на минное поле пресловутых «политически корректных» эвфемизмов, устроенное западными антропологами под предлогом защиты от предвзятых мнений. Хотя такой язык явно имел своей целью более четко сформулировать различия между человеческими расами, на практике он привел к путанице и неясностям, что дало импульс дискуссиям и спорам. Так, например, понятие «раса» сегодня считается политически некорректным термином, а в некоторых кругах так же воспринимается и термин «этническая принадлежность». Подобную гиперчувствительность следует рассматривать как вызов, а не как реальное препятствие. Обсуждение проблемы различий между расами носит расистский характер, если посредством таких различий пытаются подчеркнуть собственное превосходство и исключительность или принизить другие народы. Однако оно вполне допустимо в контексте позитивной оценки многообразия рода человеческого . Я хотел бы в первую очередь затронуть вопросы истории эволюции человечества за последние 200 тысяч лет, ответить на которые можно, только проследив вспять, до самых истоков, линии эволюции наших генов. Но чтобы решить эту задачу и осознать, что же побудило наших далеких предков обойти буквально все уголки нашей планеты, мы должны, прежде всего, задать себе вопрос: «Кто мы?» Силы эволюции, включившие в нас механизмы адаптации к трудностям жизни на просторах африканских саванн — это и есть ключи к нашей природе и невероятно увлекательной истории человечества. Мы не были спущены с небес в этот мир, так сказать, «в готовом виде» — прекрасно сложенными мыслящими существами, наделенными даром речи и выделяющимися среди всех прочих животных. На нас воздействовали силы целенаправленного отбора и слепые, беспощадные и безличные факторы окружающей среды. Как и у всех прочих видов живых существ, у нас были предки и ближайшие родичи, которые были наделены теми или иными из наших врожденных качеств, однако они не сумели воспользоваться ими и вымерли. Наша физическая и поведенческая адаптация была сконцентрирована на выживании в борьбе с нашим заклятым врагом и беспощадным учителем — климатом. Одна из бессмертных повестей Редьярда Киплинга из цикла «Просто сказки» (1902) рассказывает о малыше Слоненке, у которого в те времена еще не было хобота, и который донимал своих дядюшек и тетушек назойливыми вопросами. Однажды он совершил ошибку: спросил коварного Крокодила, что тот обычно кушает на обед. Не успел малыш договорить, как Крокодил вцепился ему челюстями в нос и изо всех сил потащил Слоненка в реку. После упорной борьбы малышу удалось вырваться, но его нос при этом сильно вытянулся, превратившись в длинный и очень удобный хобот. Эта притча Киплинга1, как и другие повести того же сборника, образно говоря, показывает нос эволюционной теории Жана Батиста Ламар- ка, объясняющей передачу приобретенных признаков, но в ней содержится и намек на теорию Дарвина. Малыш Слоненок, хотя и весьма жестоким путем, но все же получил новый орган — видоизмененный нос, оказавшийся невероятно удобным, хотя малышу понадобилось немало времени, чтобы осознать это. Точно так же изменения нашего мозга, свободных конечностей (рук, ног), семейной и общественной жизни возникли путем отбора под воздействием жестко неблагоприятных погодных факторов за последние несколько миллионов лет, и мы нашли им совершенно новое применение. Любопытно, что Киплинг был не только автором экзотических новелл и сказок, но и идеологом европейского колониализма, выдвинувшим концепцию особой цивилизаторской и культуртрегерской миссии белой расы. Достаточно вспомнить его Знаменитую формулу «бремя белого человека», недвусмысленно отстаивающую право европейцев претендовать на роль лидеров мирового исторического процесса. — Прим. перев.
Один из наиболее поразительных выводов был сделан на основе детального изучения воздействия периодически повторяющихся циклов оледенения на эволюцию человека и миграционные потоки из Африки за последние 2,5 миллиона лет. Наряду с тем, что суровые климатические условия повлекли за собой массовую гибель и полное вымирание представителей мегафауны (гигантских и особо крупных видов животных), появление новых и лучше приспособленных типов человека, по всей видимости, совпало с суровым оледенением и ухудшением климата в африканских саваннах. Однако изменения климата могли стать движущей силой, стоящей за процессом эволюции человека и определяющей ее в куда более длительной перспективе. Для приматов, как правило, характерны хорошо развитые и приспособленные верхние конечности, сравнительно крупный мозг, разнообразный рацион питания и куда более сложные социальные отношения в группе, чем у большинства современных млекопитающих. 10 миллионов лет назад Африка была настоящим земным раем, где шумели пышные леса — родной дом и колыбель некоторых видов человекообразных приматов. В те времена не только эти человекообразные приматы, но и многие другие виды обезьян активно экспериментировали, пытаясь приспособиться к жизни на земле и поросших высокой травой луговинах у окраин лесов. С тех пор, по мере того как климат в мире становился все более прохладным и засушливым, площадь таких безлесых пространств (саванн) в Африке многократно расширилась, но сами изменения носили циклический характер, повторяясь с нарастающей частотой и интенсивностью. Приматы, способные ходить на двух ногах Как мы уже знаем благодаря изучению воздействий Последнего Ледникового периода, наиболее негативная фаза климатического цикла, несмотря на свою непродолжительность , способна привести к вымиранию многих видов животных. Выжившие во время подобных климатических катаклизмов могут иметь уже свой особый генетический тип, сохраняющий определенные специфические черты, которые и помогают им приспособиться к внешним факторам. Примерно 7—8 миллионов лет назад произошло резкое сокращение числа видов человекообразных приматов, совпавшее по времени с расширением площади безлесых травяных степей и глобальным похолоданием, которое продолжалось несколько миллионов лет. Некоторые ученые утверждают, что эта недолгая ледниковая эпоха ознаменовалась тем, что во время нее окончательно разошлись пути эволюции предков современного человека и предков нынешних шимпанзе. Возможно, именно тогда появилось и наиболее важное изменение физического облика наших предков — бипедализм (способность передвигаться на двух ногах). Впрочем, наиболее ранними на сегодняшний день свидетельствами бипедализма являются останки скелетов Australopithecus anamensis — примата, передвигавшегося на двух конечностях. Эти скелеты, датируемые 4 млн. лет назад, были найдены в 1995 г. на берегах озера Туркана в северной Кении. Многие ученые убеждены в том, что существует непосредственная связь между расширением площади безлесых пространств и переходом приматов от квадрипеда- лизма (передвижения на четырех конечностях) обитателей лесов к бипедализму жителей саванн. Возможно, в этом есть доля истины, но, судя по обилию зубастых хищников, с которыми им приходилось делить свое жизненное пространство, первые двуногие приматы, по всей видимости, не рисковали заходить на равнину слишком далеко от спасительных ветвей островков родного леса. Во всяком случае, другие приматы, в частности — предки бабуинов, на удивление хорошо приспособились передвигаться по саваннам на всех четырех конечностях (как поступают и современные бабуины). Другие исследователи выдвигали альтернативные теории, объясняющие, почему передвижение на двух конечностях было более предпочтительным. Это якобы по-
зволяло — в самом буквальном смысле — сохранять голову холодной или, подобно африканским сурикатам (мангустам), наблюдать за окрестностями, следя, не приближается ли хищник. Однако хотя мозг наших предков был значительно крупнее, чем у большинства сухопутных млекопитающих, он не превосходил по величине мозг наших ближайших сородичей — шимпанзе, так что сколько-нибудь реальной опасности перегрева мозга не существовало. Точно так же не давало никаких особых преимуществ и передвижение на двух конечностях. На это способен не только человек, но и многие другие млекопитающие, в том числе обезьяны, шимпанзе, медведи и сурикаты, которые могут длительное время передвигаться на двух конечностях. С точки зрения эволюционного учения более привлекательной выглядит идея о том, что приматы начали освобождать верхние конечности (руки) для того, чтобы совершать ими какие-либо полезные действия, например, держать тяжелые дубины на охоте (или, что более вероятно, орудия защиты от хищников, поскольку наши предки были преимущественно вегетарианцами). К сожалению, у нас нет прямых доказательств этой гипотезы, поскольку дерево — материал недолговечный, а каменных орудий, относящихся к тому времени, пока что не обнаружено . Реконструкция внешнего облика Australopithecus afarensis, из семейства прямоходящих приматов Люси, живших 3—4 млн. лет назад. Они одними из первых научились передвигаться прямо на двух ногах (бипедализм), однако объем черепа и мозга у них были такими же, как у шимпанзе. За этими первыми приматами, передвигавшимися на двух конечностях, о которых сохранились весьма скудные сведения, последовали представители известного семейства «Люси» — Australopithecus afarensis. Люси — это древняя самка примата, фрагменты скелета которой были обнаружены в 1974 г. Дональдом Джексоном в
Гадаре, Эфиопия. Представители этого вида, жившего примерно 3—4 млн. лет назад, имели рост от 1 до 1,5 м, более прямую осанку и передвигались на двух конечностях, а их таз был более близок к нашему. Однако подобное сходство заканчивалось на уровне шеи, поскольку череп и мозг у представителей этого вида были более близки шимпанзе (так, объем мозга у них составлял 378—500 куб. см), хотя клыки у них были значительно меньше). Самки этого вида, как и самки горилл, были значительно меньше, образуя нечто вроде гаремов при сильных самцах . Другой вид прямоходящих приматов (Australopithecus africanus), живший между 2 и 3 млн. лет назад, имел такой же рост, но несколько больший размер мозга, чем шимпанзе, а именно — от 420 до 500 куб. см. Зубы у них также были меньше и более походили на наши. Следует заметить, что эти два вида прямоходящих приматов не обязательно являются этапами эволюционного развития на пути к появлению человека современного типа. Наши предки в те времена вполне могли представлять собой пока что не открытых собратьев этих приматов. Так, например, нашим ближайшим предком может считаться недавно обнаруженный археологами вид, живший около 3,6 млн. лет назад и названный Kenyanthropus platyops, что буквально означает «плосколицый». Плоское лицо, признак, присущий человеку, возможно, представляет собой связующее звено между прямоходящими приматами и нами, людьми современного типа. Можно с уверенностью сказать, что на протяжении нескольких миллионов лет, когда представители австралопитеков («южных приматов») и их непосредственные предки бродили по травянистым саваннам Африки, у них имело место очень небольшое, а отнюдь не резкое увеличение размеров мозга. Kenyanthropus platyops
Увеличение размеров мозга в великую засуху Коренные изменения начались тогда, когда около 2,5 млн. лет назад в мире произошло глобальное похолодание. За несколько миллионов лет влажный и теплый плейстоценовый геологический период уступил место плейстоценовой ледниковой эпохе. Эта эпоха представляла собой своего рода климатическую мельницу, то есть цикл чередующихся сухих ледниковых периодов, во время которого происходили то расширения, то резкие сокращения площадей африканских травяных саванн. Так продолжалось вплоть до Последнего Ледникового периода, кульминация которого имела место около 18 тысяч лет тому назад. Вскоре после начала этого неустойчивого, холодного и засушливого периода на просторах африканских саванн появились первые люди (носители генов Homo) с древнейшими каменными орудиями и значительно более крупным мозгом. Подобно переходу от хождения на четырех конечностях и ходьбе на двух, имевшему место несколько миллионов лет назад, это явилось новым этапом эволюции прямоходящих приматов. У одной из их ветвей, так называемого Paranthropus, развились крупные и сильные челюсти, позволявшие представителям этого вида пережевывать жесткую растительную пищу. Представители другой ветви, Homo, научились делать каменные орудия. У них развился крупный мозг, что позволило им выйти на прямой путь эволюции, на котором они сначала стали охотниками и собирателями, а затем — людьми современного типа. Разумеется, мы склонны думать, что человек — это представитель некоего особого вида, принципиально отличного от прочих приматов. Многие полагают, что тем, кем мы сегодня стали, нас сделал наш крупный мозг. Другие считают даже, что именно заметное увеличение объема мозга побудило древних приступить к созданию примитивных орудий, однако этот аргумент представляется малоубедительным. Да, действительно, тщательно обработанные орудия — это признак, отличающий человека (а возможно — и представителей вида Paranthropus), однако даже шимпанзе способны делать из дерева примитивные, но эффективные орудия. Между тем шимпанзе обладают значительно меньшим по объему мозгом и очень давно отделились от прямоходящих приматов. И хотя до нас, естественно, не дошли остатки их примитивных орудий, созданных около 7 млн. лет назад, объем мозга у шимпанзе до сих пор примерно такой же, как у нашего общего предка, жившего на заре цивилизации. Это говорит о том, что между умением делать простейшие орудия и развитием крупного мозга не существует непосредственной связи. Равно как из сказанного отнюдь не следует, что общие предки человека и шимпанзе в глубокой древности умели делать подобные орудия. У одного из древнейших видов человека, действительно делавшего орудия труда, так называемого Homo habilis2, средний объем мозга составлял около 650 куб. см. Однако среди известных сегодня черепов Homo habilis один, возраст которого составляет 1,9 млн. лет, имел объем мозга, сравнимый с мозгом шимпанзе: 500 куб. см, что аналогично верхнему пределу мозга австралопитеков. Небольшой рост и объем мозга, а также другие приматоподобные черты внешнего облика Homo habilis позволили некоторым антропологам высказать утверждение, что этот вид был своего рода исключением из генофонда Homo или «клуба предков человека», однако, несмотря на этот широко известный случай, он выглядит скорее предрассудком, нежели научно обоснованным аргументом. Маловероятно, что представители вида Homo habilis были нашими предками (впрочем, то же самое можно сказать и о большинстве гоминидов); тем не менее, они умели делать каменные орудия. 2 Homo habilis (лат.) — букв, «человек умелый». — Прим. перев.
Homo habilis Сама идея о том, что мы сначала сумели обзавестись крупным мозгом, а затем стали решать, как с ним быть, представляет собой отказ от основополагающих принципов дарвинизма. Появлению любых новых навыков поведения всегда должна предшествовать физическая адаптация, лежащая в основе таких новых навыков. Еще задолго до начала плейстоценовой ледниковой эпохи в нашем поведении должны были существовать некоторые аспекты, в частности — обуславливавшие нашу способность адаптироваться к изменениям климата, которые и способствовали активному развитию и увеличению объема мозга. Проблема поиска пищи в условиях все более засушливой среды обитания могла быть решена благодаря изобретательности и находчивости наших предков. В этом им, несомненно, помог более крупный мозг. Подобное поведение в известной степени сохранилось и у нас, современных людей, поскольку за последние 2,5 млн. лет в результате каждого сколько-нибудь крупного оледенения в Африке появлялись новые виды человека с большим объемом мозга и широким диапазоном навыков. После того как после очередного ледникового максимума наступило короткое потепление климата, Сахара на несколько тысяч лет покрылась обильной растительностью, и люди нового вида отправились с ее просторов в дальний путь, чтобы попытать счастья на землях Евразии. Около 1 млн. лет назад объем мозга у представителей различных видов человека, живших как в Африке, так и за ее пределами, увеличился с 400 до 1000 куб. см и даже практически достиг современных размеров. Другими словами, объем мозга человека увеличился на добрых три четверти еще задолго до того, как на исторической сцене появились люди современного типа. Почему у нас развился крупный мозг? Ученые и исследователи высказывали различные предположения о том, что же явилось ключевой предпосылкой для развития крупного мозга. Постоянные ледниковые периоды вызвали в Африке крайнюю засуху и наверняка побуждали немногочисленных обитателей саванн проявлять изобретательность и стремление к коллективизму. Нам нетрудно понять, сколь велика была в подобных условиях ценность крупного мозга, и все же остается вопрос: почему столь крупный мозг развился только у нас, людей, а не у других млекопитающих, тоже живших на границе саванн? Один из важных аспектов, которому в наши дни придают большое значение, — это появление в рационе питания древних людей, наряду с растительной пищей, мяса. В частности, видный лондонский антрополог Лесли Эйэлло и его коллега Питер Уилер (основоположник теории охлаждения черепа) утверждают,
что для активного роста и развития мозга нашим предкам было просто необходимо есть мясо. Дело в том, что для полноценного питания мозга необходимо множество калорий, а для роста и развития — особые высококалорийные питательные вещества . Тем не менее, как подчеркивают Эйэлло и Уилер, потребление мяса — это скорее средство, чем причина увеличения объема мозга. Эти же исследователи доказывают, что параллельное уменьшение длины кишечника у человека, как о том свидетельствует изменение формы грудной клетки у Homo ergaster, является бесспорным доказательством изменения рациона питания и употребления в пищу большего количества мяса и сокращения доли овощей. Другими словами, древнейшие люди современного типа утратили чисто вегетарианский желудок, столь характерный для австралопитеков. Однако это изменение строения грудной клетки произошло задолго до начала быстрого роста мозга. Представители древнейших видов человека, таких, как Homo habilis, Homo rudolphensis и Homo ergaster, были скорее собирателями, нежели охотниками. Вероятно, со временем они научились использовать в качестве оружия палки и камни, защищаясь от нападения крупных хищников, а также применяли такое же оружие в совместной охоте на травоядных, что сплачивало людей и придавало им больше уверенности в своих силах. Однако без реальных материальных доказательств и артефактов все утверждения подобного рода о влиянии климата и употребления в пищу мяса на активный рост мозга у древнейшего человека остаются не более чем кабинетными домыслами. Так, нам известно, что, по крайней мере, в Африке Homo erectus пользовался каменными орудиями для разделки мяса, но для того, чтобы выявить наличие непосредственной связи между употреблением мяса, ухудшением климата и активным ростом мозга, нам придется сопоставить биологические параметры древнейших людей с чистыми вегетарианцами приматами, жившими в ту же эпоху и при точно таких же климатических условиях. Не так давно Сара Элтон, антрополог, сотрудница Кентского университета в Кентербери, высказала примерно такие же мысли, но результаты ее исследований во многом поколебали нашу веру в уникальность человека как биологического вида . Она измерила объем черепа у ископаемых останков некоторых видов приматов, живших в период от 2,5 млн. (предполагаемое начало глобального похолодания) до 1,5 млн. лет тому назад. Элтон провела исследование двух основных ветвей гоминидов, которые разделились именно в тот период, — представителей Homo и Paranthropus, объединяющих в общей сложности шесть видов. В качестве объекта для сравнения со стороны приматов она выбрала представителей нескольких крупных травоядных обезьян, сородичей бабуинов — Theropithecus, живших в тех же условиях и примерно в то же самое время. Результаты сопоставления оказались просто ошеломляющими. У крупных травоядных обезьян за весь период сравнения не было выявлено никаких признаков увеличения объема мозга, тогда как у гоминидов обоих ветвей Homo (ergaster и habilis) и Paranthropus (boisei) такие изменения имели место. Так, в тот период не только появилось несколько новых видов Homo и Paranthropus со значительно большим объемом мозга, но и, что весьма показательно, объем мозга значительно увеличился у всех гоминидов в пределах каждого вида. Последнее наблюдение находит еще более явное подтверждение в целом ряде навыков поведения, присущих общим предкам ветвей Homo и Paranthropus, но не свойственных их современникам приматам. Относительное увеличение объема черепа у обоих ветвей гоминидов удивительно еще и в том смысле, что представители ветви Paranthropus с его характерными огромными челюстями считались чистыми вегетарианцами, питавшимися исключительно растительной пищей. За период в миллион лет, рассмотренный Элтон в ее исследовании, средний объем мозга у гоминидов увеличился3 более чем вдвое — с 400 до 3 И даже практически достиг современных размеров: Черепа Салданья 1 и Кабве (Броукен Хилл 1) имели объем мозга соответственно 1225 и 1280 куб. см и относились к виду Homo rhodesiens.
900 куб. см. Если сопоставить эру феноменального роста и увеличения объема мозга с развитием линии человека в более поздний период, бросается в глаза прерывность развития при переходе от древних гоминидов к человеку современного типа. Для сравнения достаточно сказать, что увеличение объема мозга между древнейшим Homo habilis, жившим примерно 2 млн. лет назад, и Homo rhodesiense, жившим 1,07—1,3 млн. лет назад, то есть за период около 700 тысяч лет, составило более чем 2,5 раза. В последующие же 1,2 млн. лет, несмотря на тот факт, что большинству типов человека, обитавших за пределами Африки, например, Homo erectus из Азии и неандертальцам, жившим в Европе, было присуще некоторое увеличение объема мозга, от достижения объема мозга современного человека их отделяло всего 6%. (Фактически же за последние 150 тысяч лет у человека современного типа имело место общее снижение объема мозга.) Таким образом, с физической точки зрения самый ранний период эволюции человеческого древа был наиболее бурным и драматичным. Эти результаты свидетельствуют о том, что наиболее ранний период нарастания неблагоприятных климатических факторов — с конца плиоценового периода и на протяжении климатического рубежа между плиоценовым и плейстоценовым периодами — происходил выборочный рост и увеличение объема мозга у ряда новых видов гоминидов , тогда как у приматов, живших в тех же условиях, подобной эволюции мозга не наблюдалось. Что же это означает? Во-первых, это — аргумент в пользу точки зрения о том, что все эти гоминиды принадлежали к ветвям Homo и Paranthropus и, следовательно, их общий предок обладал рядом новых навыков поведения, способствовавших активному росту мозга, который стал характерным для этих видов к началу периода глобального похолодания. Другими словами, прямоходящие обезьяны, жившие около 2,5 млн. лет назад, уже могли нести в своих генах семена будущего невероятно активного развития мозга. Во-вторых, этот факт ставит под сомнение обоснованность гипотезы о роли мяса , хотя Элтон выдвинула в ее поддержку ряд аргументов, сводящихся к тому, что представители вида Paranthropus вовсе не были ни строгими вегетарианцами, ни примитивными существами, не способными создавать орудия, которые помогли бы им добывать пищу из целого ряда ее новых источников. В-третьих, естественный отбор, направленный на увеличение объема мозга, по всей видимости, наиболее быстро и интенсивно протекал на заре существования рода человеческого — свыше 2 млн. лет тому назад. Что касается теории, будто «мозговитых охотников породило мясо», то с ней связана и другая проблема. Высшие приматы были далеко не единственными охотниками (т.е. хищниками), кормившимися на необозримых просторах африканских саванн. Однако мы почему-то не видим львов, гиен или африканских диких собак, бродящих по вельду4 с огромными черепами. Справедливости ради надо признать, что эти прирожденные плотоядные имеют относительно крупный мозг и отличаются большей смышленостью и расчетливостью, чем их жертвы, однако они не идут ни в какое сравнение, ни с человеком, ни даже с обезьянами. Это сильные, мускулистые существа, настоящие мастера клыка и когтя. В отличие от них, гоминиды всегда отличались интеллектуальной и физической гибкостью в использовании все новых и новых источников пищи. Мы и сегодня едим массу растительной пищи, в том числе всевозможные фрукты, коренья, листья, семена, орехи и ягоды. Наши руки и зубы развиты куда лучше, чем клыки и лапы животных, специализирующихся на каком-либо одном виде пищи. Единственная физическая особенность, развив- Эти данные впоследствии были подвергнуты стратиграфической переоценке, и их уточненный возраст составляет 1,07—1,3 млн. лет назад. 4 В е л ь д ( т ) (южноафр.) — обширные степные пространства в Южной Африке — Прим. перев.
шаяся у наших рук в процессе эволюции, помимо оппозиции большого пальца, заключается в том, что контроль за их манипуляциями осуществляет определенная область мозга. Значительное число поведенческих различий в рационе питания, резко отличающих нас от плотоядных, в сущности, представляют собой черты, общие для нас и наших ближайших сородичей приматов — шимпанзе. Мы, как и они, признаем особую социальную значимость совместной охоты. Интереснейший ряд видеофильмов, запечатлевших сцены охоты шимпанзе на обезьян колобусов в Африке, позволил выявить различия в поведении охотящихся шимпанзе и плотоядных хищников. Мы узнали, что эффективность охоты у этих небольших отважных приматов гораздо выше, чем у львов. Добытое ими мясо, хотя шимпанзе очень высоко ценят его, все же не является главной составляющей их рациона. При этом охотятся далеко не все стаи шимпанзе, и не все участники охотящейся стаи действительно едят мясо. Те из них, которые принимают участие в мясной трапезе, — либо верные исполнители, либо самки, с которыми доминирующие самцы охотники намерены совокупиться. Таким образом, охота у шимпанзе — это скорее дело престижа, чем общей стратегии выживания, как это имеет место у людей. Сексуальные предпочтения говорят о том, что сильные самцы охотники выбирают более надежные объекты передачи генов. Нам хорошо известно, что средства привлечения партнеров, обусловленные сексуальным отбором, могут быть весьма разными — от павлиньих хвостов до крупного черепа. Однако оставим вопросы сексуального отбора. Я хотел бы подчеркнуть, что нам следует более пристально понаблюдать за поведением наших ближайших сородичей по биологическому древу. История эволюции приматов на протяжении последних 10 млн. лет — это не история жвачных млекопитающих, которые однажды вздумали отказаться от растительной пищи и начали питаться вегетарианцами, становясь все более и более дерзкими. Это — история эволюции разумных всеядных, наделенных крупным мозгом и обитающих в лесах, где они смогли обрести физическую гибкость , сохранившуюся и после того, как эти существа переселились в другую среду обитания. У них сохранилась удивительная пластичность всех пяти пальцев , а зубы их в большинстве случаев уменьшились, а не увеличились. По какой-то причине численность одной из групп приматоподобных предков обезьян и людей резко увеличилась. Превосходно чувствуя себя в привычной среде обитания, они охотно употребляли большинство видов растительной пищи, которые давали им леса. Проявляя всеядность, они экспериментировали с диетой, пробуя употреблять в пищу более мелких, чем они сами, животных. В процессе борьбы за сексуальных партнеров охота могла стать средством укрепления собственного престижа в рамках сложившейся культурной практики. Будучи существами смелыми и контактными, они легко адаптировались к любым условиям, однако ни шимпанзе, ни наши далекие предки никогда не отказывались ни от гибкости рациона и осознания важности всеядности для выживания, ни от особой роли социального взаимодействия, благодаря которым они так успешно приспосабливались к среде обитания. Единственной и наиболее важной особенностью физического облика, унаследованной нашими предками от австралопитеков, явилась уникальная среди всех прочих млекопитающих способность постоянно передвигаться на двух ногах. Независимо от того, было ли это фактором адаптации к передвижению в саваннах, поросших высокими травами, необходимостью охлаждения массивного черепа и мозга или, что более вероятно, желанием освободить руки, этот переход совершился за миллионы и миллионы лет до того, как началось постепенное развитие и увеличение объема их мозга. Когда, примерно 2,5 млн. лет тому назад, произошло серьезное глобальное ухудшение климата, поведение и физический облик наших предков оказались вполне подготовленными к новому этапу эволюции. Руки у наших предков были свободны, голова стала крепкой и прохладной, а их разум, сообра-
Зительность и готовность к сотрудничеству в освоении новых источников пищи, включая мясо, оказались как нельзя более кстати. Засушливый климат всего лишь сместил вектор гастрономических пристрастий приматов, вынудив их уменьшить долю растительной пищи в своем рационе. Вместо того чтобы подражать крупным представителям семейства кошачьих, отращивая, подобно им, огромные клыки и усиливая и без того мощные челюсти, чтобы превратиться в настоящих плотоядных, приматы сделали то, что уже не раз делали в прошлом: прибегли к помощи мозга и рук. Причем происходило это на фоне давних традиций приспособляемости и социального взаимодействия. Новые навыки поведения, связанные с быстрым развитием мозга и появившиеся около 2,5 млн. лет назад, совпали с началом плейстоценовой ледниковой эпохи. Этот новый комплекс поведенческих навыков обладал громадным потенциалом, позволившим справиться с массой неблагоприятных климатических факторов. О том, что все эти факторы были налицо около 2,5 млн. лет тому назад, прежде чем появились первые люди, свидетельствует быстрый рост мозга, имевший место не только у предка человека , но и у его ближайшего сородича из рода Paranthropus. Все новые и новые модели Хотя по просторам африканских саванн примерно 2,5 млн. лет тому назад продолжали бродить и другие виды мыслящих приматов, в том числе — несколько видов рода Paranthropus, нас интересуют исключительно представители рода Homo, то есть древнейшие люди. Эти люди были представителями новой концепции эволюции сразу в нескольких отношениях: не только благодаря более крупному объему мозга, смешанной диете и более мелким зубам, но и благодаря способности усваивать адаптационные навыки, включая изготовление первых каменных орудий представителями самых древних видов человека. Homo erectus.
Люди вида Homo erectus занимали доминирующее положение на нашей планете на протяжении примерно миллиона лет до тех пор, пока новая ужасающая полоса ледниковых периодов около 1 млн. лет тому назад не привела к иссушению большинства территорий африканского континента. В результате возникло новое, более приспособленное семейство людей. Первым представителем этого семейства в Африке был так называемый Homo rhodesiense. Представители этого вида, не уступавшие нам в росте и имевшие объем мозга около 1250 куб. см, использовали более сложные каменные орудия так называемого ашолийского типа, названного так по названию французской деревни, в окрестностях которой были впервые найдены образцы этого стиля. Орудия ашолийского типа включали в себя крупные плоские камни, обтесанные с обеих сторон, чтобы получился ручной топор с округлой (каплеобразной) рубящей кромкой. Эти выходцы из Африки впервые предприняли переселение в Европу и, возможно, в Китай во время первого глобального потепления, наступившего около полумиллиона лет тому назад, и принесли с собой свою ашолийскую технологию5. Homo heidelbergensis. Затем, примерно 350 тысяч лет назад, наступил очередной суровый ледниковый период, в результате которого около 300 тысяч лет назад на исторической сцене в Африке появился новый вид. Одним он известен под своим архаическим названием — Homo sapiens6, другим — под названием Homo helmei. Чтобы избежать путаницы, я в дальнейшем буду использовать второе название (Homo helmei). Представители этого вида, имевшие густые брови и такой же рост, как и современные люди, а также несколько больший объем мозга, составлявший у них около 1400 куб. см, представляли собой нулевую, заключительную фазу увели- 5 Homo rhodesiensis очень близок к европейскому Homo heidelbergensis; эти термины иногда используются как синонимы. 6 Homo sapiens (лат.) — букв, «человек разумный». Или, если быть более точным, Homo sapiens sensu lato (лат.) — «человек разумный в позднейшем смысле». — Прим. перев.
чения объема мозга. Как мы увидим в Главе 2, люди этого типа тесно связаны с началом одной из важнейших революционных эпох в технико-технологической области за всю историю человечества, известной под названием Среднего палеолита. Некоторые ученые в своих работах заходят настолько далеко, что утверждают, что, если бы эти густобровые создания появились на свет в современной семье , они вполне вписались бы в наше общество. Homo helmei. Взглянув на долгий и протяженный путь после исхода из Африки во время стабильного глобального потепления, мы увидели бы, как представители Homo helmei примерно 250 тысяч лет назад расселяются по просторам Евразии. Люди Homo helmei, вполне возможно, стали предками вида Homo neanderthalensis7 — знаменитых неандертальцев, живших в Европе и Азии и, возможно, имевших в ту эпоху ряд близких родственников в Индии и Китае. Между тем семейство видов человека, к которому принадлежали и наши предки, в те времена пока что оставалось в Африке и имело целый ряд физических отличий от своих двоюродных братьев неандертальцев , обитавших в Европе8. Homo neanderthalensis (лат.) — букв, «человек неандертальский». Это название происходит от названия речной долины Неандерталь в Германии, где в середине XIX в. были впервые найдены останки людей этого типа. — Прим. перев. 8 Ученые расходятся во мнениях о том, появился ли Homo neanderthalensis в Европе и на Ближнем Востоке в результате достаточно позднего расселения или же был потомком более раннего переселения из Африки вида Homo heidelbergensis. Отслеживание мтДНК у неандертальцев показало , что около 500 тысяч лет назад она на молекулярном уровне совпадала (коалесцировала) с мтДНК людей современного типа. Коалесцентность для конкретного молекулярного локуса не обязательно совпадает с точкой разделения видов (или рас). Коаленцентность для других локусов, т.е. проявление нуклеарного полиморфизма у людей современного типа, восходит к куда более отдаленным временам. Даже если рассматривать Homo neanderthalensis и Homo sapiens в качестве промежуточных рас архаического Homo sapiens (sensu lato) (или Homo helmei), коалесцентность их мтДНК могла иметь место около полумиллиона лет тому назад (то есть гораздо раньше, чем у типичных образцов архаического Homo sapiens) независимо от того, когда именно предки неандертальцев покинули Африку. Имевших в ту эпоху ряд близких родственников в Индии и Китае: Стрингер считает Homo heidelbergesis предком человека современного типа и неандертальцев и
Homo neanderthalensis. Что касается нашего вида, Homo sapiens , то он появился более 170 тысяч лет назад. Его предком был некий вымерший вид, общая численность которого с учетом всех ледниковых периодов не превышала 10 тысяч особей. Хотя Homo sapiens тоже совершил исход из Африки в район Леванта во время следующей паузы между ледниковыми периодами, наступившей около 120 тысяч лет тому назад, данные генетических исследований свидетельствуют о том, что его представители полностью вымерли там во время следующего ледникового периода. (Левант — термин несколько устаревший, но весьма уместный в данном контексте. К Леванту относились современные Сирия, Ливан, Израиль, Палестина и Иордания, то есть практически весь Средиземноморский Ближний Восток, за исключением Египта и Турции.) Когда люди современного типа примерно 70—80 тысяч лет назад начали активно расселяться из Африки по всему остальному свету, в Евразии еще жили представители других ветвей человека. Так, европейский неандерталец и, вполне возможно, азиатский Homo erectus еще жили каких-нибудь 30 тысяч лет назад, однако никаких следов их генофонда в организме современного человека не обнаружено . Весьма показательно, что как неандертальцы, так и люди современного типа, жившие еще до последнего ледникового периода (примерно 20—30 тысяч лет тому назад), имели значительно больший объем мозга, чем мозг современного человека . Порой складывается впечатление, что магический эффект увеличения объема мозга, присущий ледниковым периодам, утратил свою чудодейственную силу задол- склонен относить к этой группе азиатские типы, такие, как дали, маба, нармада и Зуттийе. 9 Homo sapiens (sensu stricto) - анатомически современного.
го до нашего рождения на ветви подвида Homo helmei. Быть может, дальнейший рост объема мозга начал представлять серьезную угрозу. Так или иначе, но объем мозга сам по себе перестал играть роль фактора, определяющего успех вида, и на первый план вышло умение пользоваться мозгом. А это повлекло за собой появление новых навыков и культурных инноваций. После того как мы, люди, покинули просторы Африки, несмотря на то, что дальнейшее увеличение объема мозга полностью прекратилось, климатические факторы продолжали играть доминирующую роль в процессе расселения человечества и появления все новых и новых изобретений и открытий вплоть до нашего времени. Не будет преувеличением сказать, что волны технических инноваций человечества, распространявшиеся по просторам Евразии начиная примерно с 80 тысяч лет тому назад, были в большей степени результатами стрессов и преодоления их, чем новых биологических факторов, способствовавших развитию человеческого биокомпьютера (мозга). Так, например, появление новых технических достижений и инноваций, прослеживаемое археологами на протяжении Раннего, Среднего и Позднего Верхнего палеолита, а также мезолита и неолита, неизменно совпадало с катастрофическим ростом влажности климата в Европе и миграциями населения на все новые и новые территории. Эти же факторы в Юго-Восточной Азии нашли свое выражение в активном развитии техники строительства лодок и судов и росте мореплавания, ставших ответом человечества на затопление обширных земель континентального шельфа в результате резкого подъема уровня моря. Таким образом, быстрое увеличение объема мозга явилось ключевым фактором, выделившим человека из всех прочих прямоходящих приматов, живших на Земле около 2,5 млн. лет назад. С тех пор объем нашего мозга претерпел ряд изменений и колебаний. Его увеличение не носило стабильного характера, причем большая часть роста объема мозга (в два раза) произошла еще у Homo erectus, жившего около 2 млн. лет назад. Другими словами, самое быстрое и радикальное увеличение и развитие мозга произошло у наших предков примерно 1,5 млн. лет тому назад, и с тех пор его темпы постепенно замедляются. Главный парадокс заключается в том, что сегодня бурными темпами идет накапливание все новых инноваций и поведенческих навыков, приобретшее в последние годы взрывной характер . Идея Болдуина Решение парадокса - противопоставление быстрого роста объема мозга в древности и культурно-технологического взрыва, переживаемого человечеством сегодня - заключается в том, что человеческая культура, образно говоря, питает сама себя, чем и обусловлены все убыстряющиеся темпы ее развития. Как мы вскоре убедимся, история эволюции человеческой культуры — это отнюдь не виртуальная копия биологического древа человечества, на котором каждый последующий вид заметно прибавляет в разуме и сообразительности, что сразу же находит свое выражение в использовании все более сложных орудий. В отличие от биологической эволюции, движущие силы создания все новых и новых культурных достижений всегда развивались совершенно иным путем, и хотя наш мозг давным-давно перестал увеличиваться в объеме, наша культура продолжает и продолжает развиваться. В основе революционных изменений, переживаемых сегодня человечеством, лежит совместная эволюция культуры и генофонда человека. И хотя эта концепция выглядит достаточно простой, она способна преодолеть все наши этнические и расовые предрассудки. Механизмы, посредством которых поведенческие инновации или «новая культура» влияют на ход эволюции, впервые были сформулированы американским физиологом Марком Болдуином около ста лет тому назад. Болдуин предложил особую, поведенчески обусловленную интерпретацию взглядов
Дарвина на различные проявления эволюции. Интерпретация эта столь же проста, как утверждение, будто длинная шея у жирафа появилась в результате того, что его предкам приходилось поедать листья, растущие на верхних ветвях деревьев и кустарников. Болдуин утверждал, что гибкость моделей поведения и способность к обучению могли усиливать и изменять само действие механизмов естественного отбора. После того как новые, самостоятельно обретенные или заимствованные поведенческие навыки приводили к изменению среды обитания или условий жизни конкретного сообщества животных, естественный отбор мог отдавать предпочтение генетически обусловленным факторам поведения и физическим особенностям, благоприятствовавшим адаптации к новым условиям. Этот достаточно простой аргумент , известный как «коэволюция» или «генетическая ассимиляция», позволяет избежать сползания к давно развенчанной теории Ламарка о наследовании приобретенных признаков, сохраняя при этом забытое, но куда более здравое и впечатляющее ядро его идей. Коэволюция свойственна отнюдь не только истории развития нашего вида. Если погрузиться в толщу времени и пройтись назад по ветвям древа жизни, нетрудно заметить, что новые, целенаправленно развитые или, возможно, случайно приобретенные навыки поведения часто влекли за собой генетические изменения, которые определили последующий ход развития специфических черт внешнего облика, позволяющих использовать эти новые навыки. Все дарвиновские земляные вьюрки происходят от обыкновенных центрально-американских вьюрков, которые на протяжении своей долгой истории опробовали различные средства, позволяющие выжить и адаптироваться к меняющимся условиям среды обитания на Галапагосских островах . Впоследствии на основе этих изменений появились различные виды вьюрков, лучше приспособленные к выживанию благодаря усвоению этих новых признаков. Любопытно, что, подобно далеко отстоящим от нас представителям генеалогического древа позвоночных, в начале каждого поколения молодняк многих и многих видов заново усваивает и воспринимает так называемые врожденные навыки своих родителей. Так, мы знаем массу ситуаций, свойственных высшим позвоночным, когда сами родители принимают активное участие в обучении молодняка. Таким образом, на самом деле эти новые «развитые» особенности поведения передавались молодняку не через гены, а посредством общения с родителями и другими «учителями», то есть путем обучения. Впоследствии гены, благоприятствующие закреплению новых навыков, начали отбираться посредством биологической эволюции, позволяя представителям формирующегося вида эффективнее использовать эти факторы. Другими словами, гены и культурные аспекты коэволюционировали. Развитие культуры не обязательно тесно связано с генетической наследственностью. На протяжении эволюции большинства видов млекопитающих такое обучение элементам «культуры» было строго ограничено членами данного семейства или группы; в результате поведение представителей данной группы оказывалось тесно связанным с общностью генов. Однако необходимо подчеркнуть, что у многих социальных животных (животных, образующих стаи и имеющих иерархию) навыки выживания передавались и при контактах с представителями других социальных групп (стад, стай), которые далеко не всегда были родственниками. Таким образом, на каком-то этапе, за последние несколько миллионов лет биологической эволюции приматов, эволюция культуры их общения достигла определенной независимости от генетических кодов животных, являющихся ее носителями. Прибегнув к аналогии, можно сказать, что движущими факторами эволюции скрипки в равной мере могли быть и гильдия мастеров, делавших скрипки, и семейство мастеров, в котором секреты ремесла передавались от отца к сыну. О чем же все это говорит? Некоторые приобретенные, а не врожденные культурные традиции имеют такую географическую локальность, что их можно считать независимыми от генетических связей. Так, например, мы знаем, что японские макаки обычно моют потаты (сладкий
картофель) в море. Это — местная культурная традиция, имеющая вполне конкретные исторические и географические корни, традиция, передававшаяся из поколения в поколение. Крайне маловероятно, что подобные особенности поведения могут зависеть от новых генетических факторов. Однако, если следовать логике этого тривиального примера, можно сказать, что, если бы практика мытья свежих потатов обеспечивала вполне конкретные преимущества в выживании и именно такие мытые потаты являлись основным источником питания для данной местной популяции макак на протяжении многих поколений, тогда естественный отбор случайных генетических признаков у представителей этих будущих поколений мог бы тем или иным путем закрепить практику мытья свежих потатов. Это и было бы проявлением коэволюции. Особенно выразительно географическая локализация приобретенных культурных навыков у высших приматов прослеживается у шимпанзе. В стаях шимпанзе возникали навыки создания примитивных орудий, носителями которых были как члены некой небольшой группы, так и представители соседних стай, не являющихся ее родственниками. Подобные технические навыки приобретаются культурным путем и не имеют генетической заданности и, следовательно, не обязательно должны быть распространены в других регионах. В определенный момент, возможно, еще до появления гоминидов, культура перешагнула через межвидовой барьер и стала достоянием различных видов приматов. Однако эволюция культуры, образно говоря, вступила в свой подростковый возраст задолго до этого момента и имела к тому времени длительную предысторию, развивавшуюся параллельно с генетической эволюцией . С точки зрения взглядов Болдуина, мы можем сделать любопытное наблюдение и высказать прогноз. Прогноз заключается в том, что, если сложное и многоуровневое общение требует высокоразвитого мозга, это означает, что появлению такого мозга должно было предшествовать длительное и более примитивное общение. Наблюдение же состоит в том, что возникновение письменности имело место около 5000 лет тому назад, а нотная запись была изобретена и вовсе гораздо позже, по историческим меркам — совсем недавно. Эти две кодифицированных системы внеустного общения отражают два высших достижения человеческого разума, однако, нам и в голову не придет утверждать, что для того, чтобы ими пользоваться, должен появиться новый вид человека, имеющий особые гены. Как развивался наш мозг и почему его объем сыграл столь важную роль? Наиболее существенное различие между людьми современного типа и прочими животными связано именно с большим мозгом, характерным для человека. Здесь необходимо отметить несколько факторов. Действительно, объем мозга очень важен, но это еще далеко не все. Большой не обязательно означает более продуктивный. Так, например, у свиней и кабанов мозг гораздо больше по объему, чем у небольших хищных животных, например, диких котов. Люди, которым в раннем детстве по медицинским показаниям приходится удалять половину мозга, обладают практически нормальным человеческим интеллектом, хотя объем мозга у них не превышает 700 куб. см. Очевидно, значительное место в развитии способностей мозга принадлежит внутренним связям, и мы, люди, по числу внутримозговых связей далеко превосходим любых млекопитающих. Как же они возникли? Как правило, более крупное тело нуждается в большем по объему мозге. Грубо говоря, это обусловлено тем, что для контроля за более крупными органами и мускулами, составляющими крупное туловище, требуется более внушительный объем мозга или как минимум значительно больше внимания, уделяемого управлению всей этой глыбой мускулов. Подобная взаимосвязь между объемом мозга и пропорциями тела, хотя она и является прогнозируемой у большинства млекопитающих, не носит характера прямой зависимости. Если бы подобная зависимость имела место, то мыши, например, обладали бы куда меньшим — в пропорциональном отношении — мозгом, чем тот, который мы видим у них. У высших млекопитающих эта взаи-
мосвязь становится еще менее прямолинейной, так как соотношение размеров тела и мозга у них искажено сразу по многим направлениям. К примеру, приматы во взрослом возрасте обладают пропорционально большим объемом мозга, чем любые другие млекопитающие, поскольку скорость роста их тела, начиная с самого раннего возраста, существенно ниже абсолютной скорости роста мозга. У людей биологические часы взросления мозга идут значительно медленнее, чем у приматов. Как известно, у всех млекопитающих рост мозга прекращается еще до того, как все функциональные факторы тела взрослого животного достигнут полного развития. Человек отличается от всех прочих приматов тем, что его биологические часы предусматривают развитие мозга значительно дольше, чем этого можно было бы ожидать исходя из пропорций тела, как это имеет место у приматов . В результате продолжительной пренатальной и детской стадий развития мозг у человека на этих этапах достигает объема около 1000 куб. см, что примерно соответствует объему мозга вымершего вида Gigantopithecus. Другой несложный пример различий, контролируемых генами и присущих человеку, состоит в том, что отделы мозга, расположенные в задней части черепа человеческого эмбриона на ранних этапах его развития, в итоге вырастают сравнительно более крупными, чем у других приматов. Именно этим объясняется тот факт, что у взрослых людей непропорционально велики мозжечок и кора головного мозга. Между тем известно, что именно эти два отдела мозга отвечают за координацию движений и высшую нервную деятельность. Генетические изменения, лежавшие некогда в основе этих важнейших факторов, по всей вероятности, были достаточно просты и касались нескольких генов, отвечающих за рост и развитие. В результате относительные различия в объеме разных отделов мозга приобрели выраженный характер. Все эти эффекты искажения пропорций генетически запрограммированы и «включаются» в человеческом эмбрионе на ранней стадии его развития, еще до того, как возникают и формируются большинство связей между клетками мозга. Увеличение объема коры головного мозга влечет за собой создание гораздо большей по объему нервной ткани, чем это необходимо для решения повседневных бытовых потребностей и обеспечения нормальной жизнедеятельности организма. Другими словами, у человека (и в значительно меньшей степени — у высших приматов) формируется огромный резерв объема коры головного мозга, не играющий никакой роли для нужд повседневной жизни. Если у эмбриона чрезмерное разрастание коры головного мозга происходит задолго до формирования взаимосвязей между различными отделами мозга, как это может повлиять на качество таких связей у человека в будущем? Ответ будет следующим: когда нервные клетки далеких друг от друга отделов мозга начинают прорастать друг в друга, при дальнейшем развитии эмбриона объем мозга играет важную роль в интенсивности и количестве таких связей, формирующихся как внутри самой коры головного мозга, так и вне ее, с остальными отделами головного и спинного мозга. Возникающее в итоге чрезмерное разрастание связей в коре головного мозга можно охарактеризовать как весьма влиятельное «министерство без портфеля», которое в самом буквальном смысле всюду имеет хорошие связи и агентов влияния во всех ветвях исполнительной власти. Необычно большое число внутрикорковых связей, в частности, предопределяет нетривиальное поведение, творческую одаренность и ассоциативное мышление. Увеличение же числа внешних связей коры головного мозга дает нам возможность непосредственно контролировать движение ядер клеток в стволе мозга, ответственном за речь. Раньше эти ядра контролировались подкоркой, так сказать, на режиме автопилота. И все это — результат «перенастройки» какой-нибудь полудюжины генов-регуляторов. Большая часть подобной «гипертрофии» произошла задолго до того, как мы, люди, появились на исторической сцене. Простое сравнение объема мозга и разме-
ров тела у древнейших людей показывает, что по мере эволюции вида Homo erectus эти изменения привели к невиданному развитию мозга. Итак, зная, что буквально считанные генетические изменения привели к громадному расширению функционального потенциала человеческого мозга, мы вправе вернуться к вопросу о том, какие же невиданные прежде изменения навыков поведения запустили 2,5 млн. лет тому назад процесс быстрого роста мозга? Пища для разума или разговоры о роли пищи? Видный физиолог Робин Данбар из Ливерпульского университета, сторонник эволюционной теории развития, высказал утверждение, что животные с относительно крупным мозгом способны помнить большое число особей в рамках социальной структуры своего вида и соответствующим образом общаться с ними. По его мнению, существами, обладающими теоретически наибольшей «социальной емкостью памяти» , являются люди. По сравнению с другими видами животных мы, люди, можем выделить и запомнить в общей сложности более 300 человек — объектов для общения, причем эта способность присуща как людям современного типа, так и неандертальцам. На основе моего личного опыта должен признать, что хотя в школьные годы я, вероятно, знал в лицо более тысячи человек, эта цифра не идет ни в какое сравнение с числом людей, с которыми я сегодня поддерживаю регулярные контакты. Если перенести этот пример в более привычный контекст, надо сказать, что существуют вполне конкретные ограничения по уровню плотности населения, которое способна прокормить определенная площадь саванны. Исследования охотников-собирателей племени Кунг в Южной Африке показали, что количество членов семейных групп в среднем составляло несколько десятков, а максимальное число жителей поселения в засушливый сезон не превышало сорока человек. Понятно, что социальные отношения в крупных общинах могут иметь более сложный характер, чем в малочисленных . Клайв Гэмбл, видный специалист по истории палеолита из Саутгемптонского университета, утверждает, что наши предки (а впоследствии и наши общественные группы) образовывали группы самой разной численности, выполнявшие различные функции. Так, в составе группы ближайших родственников, по большей части состоявшей из ядра семьи, насчитывалось не более пяти человек; численность более крупной и эффективной в функциональном отношении группы не превышала двадцати членов, и, наконец, наиболее многочисленная семейно-родственная община, члены которой не столь уверенно узнавали друг друга в лицо, могла насчитывать от 100 до 400 человек. Реальные возможности обмена навыками и материальными ценностями могли существовать лишь в двух первых группах, тогда как в третьей подобные действия уже были средством извлечения выгоды. Таким образом, эту третью группу саму по себе нельзя считать примером общительности, способствующей развитию мозга. В то время как способность запоминать и узнавать в лицо большое число сородичей вполне может ассоциироваться с крупным мозгом, трудно допустить, что подобный эффект коллективизма мог послужить источником все новых и новых прорывов в развитии человеческого мозга за последние 2,5 млн. лет, особенно если контакты в рамкам коллектива сводились в основном к ухаживанию посредством вычесывания друг у друга из шерсти блох и вшей, да обмена любезными гримасами. Время, которое приходилось тратить на более серьезное дело — поиски пищи, поневоле сводило подобные контакты к минимуму. Робин Данбар и Лесли Эйэлло установили, что в этом контексте наиболее доступным средством ухаживания в социуме первоначально были язык, речь, хотя та же речь служила и средством обмена информацией. Действительно, большинство из
нас тратят значительную часть своего времени на общение в рамках социума. И все же мне трудно согласиться с утверждением, что дар речи — этот уникальный дар, которым наделены только мы, люди, — использовался в первую очередь как средство ухаживания и установления сексуальных контактов, нежели средство повышения эффективности общения (на охоте, при поисках пищи) и обучения наших отпрысков посредством сообщения им практической информации. Из робких собирателей, бродивших по просторам африканских саванн, род человеческий превратился в одного из наиболее грозных хищников, и произошло это задолго до того, как предки людей современного типа покинули Африку. Я предлагаю взглянуть на этот вопрос с другой точки зрения. Мне кажется, что именно дар речи был тем уникальным навыком, обладателями которого 2,5 млн. лет тому назад стали родственные виды Homo и Paranthropus, что и позволило им в самом тесном сотрудничестве друг с другом выжить во время засушливых циклов плейстоценовой ледниковой эпохи, и тем самым обеспечить дальнейший рост и развитие мозга. Согласно сформулированной Болдуином теории коэволюции в результате «появления новых навыков, предшествующих адаптационным физическим изменениям», представители обоих видов должны были обладать некой исходной формой языка. Трудно возразить что-либо конкретное против того, что этот символический кодифицированный язык, а также его сложный синтаксис и те возможности для широкого общения, которые он открывал, способствовали быстрому развитию сообразительности и интеллекта. Проще говоря, вполне вероятно, что еще более 2,5 млн. лет назад мы обладали способностью общаться при помощи неких знаков, что это способствовало увеличению объема нашего мозга, и что наш мозг рост и развивался до некоего порогового уровня, пока мы, совсем как малыш Слоненок из сказки Киплинга, у которого нос превратился в хобот, внезапно не обнаружили, что можем разговаривать друг с другом. Образное мышление и язык: действительно ли они присущи только человеку? Нет никаких сомнений, что общение между особями в той или иной форме возникло у животных в глубокой древности. Наиболее сложной и развитой формой общения у животных, бесспорно, являются вокативные, или голосовые, сигналы, необходимость, издавать которые, обусловила ряд физических изменений в организме человека. Вокативная речь имеет массу преимуществ по сравнению с простейшим языком жестов, не говоря уже о способности обмениваться сложными и даже отвлеченными идеями. Так, благодаря речи мы можем общаться в абсолютной темноте, пробираясь сквозь чащу леса и не видя человека, с которым говорим. Переходя на другой язык, нам гораздо проще скрыть свои истинные намерения, солгать и даже обвести вокруг пальца незнакомых людей. Дети начинают говорить заведомую ложь примерно в возрасте четырех лет. Некоторые ученые полагают, что склонность мужчин шутить в обществе женщин, заставляя последних то и дело смеяться, тоже могла быть в древности элементом сексуального отбора. Впрочем, язык, как и все прочие составляющие культуры, как бы заново создается и внутренне возрождается в сознании каждого ребенка, еще только учащегося говорить. Мы, современные люди, по праву отделяем себя от всех прочих видов наших ближайших сородичей в животном мире — приматов, живущих сегодня на Земле. К сожалению, мы никак не можем отказаться от сравнений качественного характера. Подобно тому, как мы склонны подчеркивать религиозные и этнические различия у представителей своего собственного вида, мы пытаемся выделить и сформулировать те факторы, которые отличают нас от приматов, чтобы определить рамки понятий «мы/не мы». Крайним выражением подобных претензий на исключительность и различия между современными расами можно считать термин унтерменш (нем. букв.
«недочеловек» или «человек низшей расы»), использовавшийся нацистами применительно к народам, которые они подвергали преследованиям и истреблению. Мы убедили себя в том, что обладаем неисчислимыми интеллектуальными и мани- пулятивными навыками, которые, словно частокол, отделяют нас от всех прочих представителей животного мира. Всякий, кто пытается заглянуть сквозь этот частокол, неизбежно навлекает на себя упреки в «антропоморфизме». Тем не менее , примерно с начала XX в. наш ближайший сородич в животном царстве, шимпанзе, привлекает к себе все более пристальное внимание исследователей, что позволяет извлекать из этого частокола предрассудков колышек за колышком. Однако устаревшие мифы об уникальности навыков человека отмирают с большой неохотой . Прежде бытовало убеждение, будто люди были единственными существами, умевшими пользоваться орудиями. Когда эта идея утратила былой авторитет, предрассудки, лежавшие в ее основе, были перетолкованы в том смысле, что люди — это единственные существа, способные совершенствовать орудия труда и охоты. А когда была отвергнута и эта версия, нам пришлось утешаться тем, что только мы, люди, способны совершать изобретения и открытия и делать орудия. Но шимпанзе вновь опровергли и этот миф. Большинство приводимых здесь фактов заимствованы из исследований Вольфганга Кёлера, проведенных в начале 192Ох гг. в колонии шимпанзе на острове Тенерифе . Кёлер, психолог по образованию, пошел гораздо дальше простой демонстрации того, что шимпанзе способны решить эту проблему. Ему удалось весьма элегантно доказать, что шимпанзе способны мыслить, не только рационально, но и абстрактно . К сожалению, в те годы нашлось мало ученых, способных по достоинству оценить результаты этих экспериментов. И потребовалось лишь невероятное терпение Джейн Гудолл и других исследователей, чтобы рассеять старые предрассудки ученых и широкой публики в отношении выводов Кёлера. Это произошло уже в конце XX в. Одним из самых удивительных открытий второй половины XX в. явилось получение убедительных доказательств того, что шимпанзе, представители не говорящих видов приматов, отделившиеся от наших предков на древе эволюции более 5 млн. лет назад, обладают потенциальной способностью говорить, находящейся в стадии формирования. Многих шимпанзе удавалось обучить общаться с человеком. Еще более поразительно, что они способны легко усваивать приобретенные навыки и использовать их в общении друг с другом посредством символического кодифицированного языка. Но самой яркой звездой этой истории по праву считается бонобо по кличке Канзи (бонобо — ближайшие сородичи шимпанзе, а некоторые черты их поведения скорее напоминают людей). Канзи научился общаться с окружающими при помощи сложного языка кодифицированных сигналов. Кроме того, он без труда научился понимать разговорный английский и даже правильно интерпретировать его синтаксис. Уровень его успехов отчасти был обусловлен тем, что он был бонобо (оказывается, бонобо в генетическом отношении ближе к человеку, чем другие виды шимпанзе), однако не исключено, что они были усвоены им в раннем детстве от своей приемной матери шимпанзе, уроки «обучения» у которой он использовал с максимальной пользой. Эта самка шимпанзе, в свою очередь, была объектом обучения языковому общению и во взрослом возрасте пыталась освоить эти новые символы. Как известно, шимпанзе обладают способностью к абстрактному, символическому и рациональному (предметному) мышлению, а также могут совершать так называемые символические выводы и символические манипуляции, хотя вполне понятно, что в этих действиях они далеко уступают нам, людям. И, тем не менее, это — вопрос уровня развития. Что же касается языка, речи, то шимпанзе испытывают явные трудности, связанные с отсутствием вока- тивного (голосового) контроля, и либо недооценивают, либо вообще не понимают важности расширения средств невербального (неречевого) общения.
Удивительно, но лингвисты до сих пор упорно игнорируют важность выводов этих экспериментов. Чтобы понять причины этого упорства, мы должны признать дихотомический характер современных теорий происхождения речи и мышления. Начиная с середины XVIII в. в этой области параллельно сосуществуют две линии аргументов. Первая из них, в которой язык рассматривается как некое изобретение, была предложена еще в XVIII в. Этьеном Бонно де Кондильяком, философом эпохи Просвещения. Он утверждал, что разговорная речь развилась на основе языка жестов (langage daction) и что обе эти системы представляли собой изобретения, возникшие первоначально на основе простейших ассоциаций. Точка зрения Кондильяка поддерживает концепцию культурной эволюции, и основные ее постулаты, естественно, в несколько модифицированном виде прослеживаются и в учении дарвинизма, и в трудах мыслителя середины XX в. Рональда Энглефилда, а в наши дни — в работах новозеландского физиолога Майкла Корбаллиса и ряда других ученых. Эта теория рассматривает язык жестов как систему, первоначально возникшую среди приматов, а затем получившую название конвенциональной или кодифицированной по мере эволюции самих навыков. Впоследствии вербальные сигналы, некоторые из которых присутствуют во «врожденном» арсенале приматов, выделились в отдельную группу, и на их основе была выработана сознательно организованная кодифицированная система общения. Эволюционные факторы способствовали развитию специального голосового аппарата и отдела мозга, расположенного рядом с отделом, отвечающим за язык жестов. Этот речевой центр часто называют подмозолистым полем (обонятельным полем Брока). Первое прикосновение к дару речи? Другая точка зрения на корни зарождения языка, преобладающая в наши дни, носит почти креационистский характер в своем отрицании процесса эволюционного развития. Согласно ей, язык или, точнее говоря, произносимое слово рассматривается как некий феномен, внезапно появившийся от 35 до 50 тысяч лет тому назад в качестве своего рода Большого взрыва. По мнению Ноама Хомски, а впоследствии и Стивена Линкера, способность произносить слова и пользоваться синтаксисом была заложена в нашем мозге на генетическом уровне в качестве особого центра или органа речи. Эта точка зрения на язык вполне соотносима с давней идеей о том, что логическое или рациональное мышление неким образом зависит от речи, слов. Эта концепция восходит к учению Платона; она была весьма модной среди интеллектуалов XIX в. , таких, как Якоб Гримм («Животные не говорят, потому что они не способны мыслить») и Макс Мюллер («Язык — это наш Рубикон, и никому из дикарей не дано преодолеть его», а также «Без речи не может быть разума, а без разума нет речи»). Креационистский постулат о резком качественном прорыве в мышлении человека получил дальнейшее развитие в современной интерпретации памятников искусства эпохи Верхнего палеолита в Европе. Резные фигурки и наскальные рисунки на сводах пещер, созданные, согласно принятой датировке, более 30 тысяч лет назад, с этой точки зрения можно рассматривать как первое наглядное сочетание символического и абстрактного мышления, а также языка. Однако зрелая сложность древнейших наскальных рисунков в пещере Шове на юге Франции опровергает эту точку зрения. В любом случае подобная европоцентрическая интерпретация игнорирует бесспорные свидетельства того, что жители другого полушария, австралийцы, создавали свои наскальные рисунки в ту же эпоху, к которой принято относить древнейшие произведения жителей Европы. Поэтому было бы абсурдом утверждать, что и австралийцы, и обитатели других частей света обладали первыми навыками речи и живописи благодаря общению с европейцами. У нас, как сможет убедиться читатель этой книги, есть все основания полагать, что общий афри-
канский прапредок современного человека уже владел навыками речи, изобразительного искусства и символической передачи мыслей задолго до того, как будущие родоначальники человеческих рас около 80 тысяч лет тому назад покинули просторы Африки. Другая проблема, связанная с креационистской теорией, или уподоблением внезапного появления уникальных способностей у человека Большому взрыву, заключается в том, что существуют вполне реальные доказательства того, что неандертальцы имели практически такое же строение голосовых органов, как и мы. Для голосового аппарата неандертальцев были характерны наличие такой же подъязычной кости, увеличенного грудного (торакального) отдела спинного мозга и увеличенная щель для подъязычного нерва. Согласно гипотезе Болдуина, эти атрибуты указывают, что предок неандертальцев (как и наш собственный предок), Homo heidelbergensis10, еще свыше 500 тысяч лет тому назад обладал даром членораздельной речи. Поскольку Homo heidelbergensis также имел увеличенную щель для подъязычного нерва и некоторые другие важнейшие анатомические элементы голосового аппарата, вполне возможно, что сказанное можно отнести и к более древнему виду — Homo erectus, у которого обнаружены признаки асимметрично развитого мозга. Последний фактор считается исключительно важным для возникновения феномена языка. По мнению некоторых антропологов, в останках черепов вида Homo habilis обнаружена зона, напоминающая подмозолистое поле Брока. Это подтверждает точку зрения о том, что процесс целенаправленного увеличения объема мозга, необходимого для возникновения речи, начался еще более 2 млн. лет тому назад. Эти анатомические факторы уводят нас в тьму времен, к первым людям и поразительному увеличению объема мозга у видов Homo и Paranthropus. И если вообще право мерно говорить о большом взрыве среди примитивных гоминидов, то он мог произойти только тогда. Тим Кроу, профессор психиатрии из Оксфордского университета, утверждает, что можно проследить черты двух тесно связанных мутаций Y-хромосомы, происшедших через некоторое время после разделения ветвей шимпанзе и человека. Есть основания полагать, что одна или даже обе этих мутации могли быть связаны с церебральной асимметрией и, возможно, возникновением языка. А если это так, то мы вправе предположить, что первая из этих мутаций Y-хромосомы произошла у общего предка Homo и Paranthropus, а вторая — у Homo erectus, поскольку именно у представителей этого вида обнаружены первые признаки церебральной асимметрии. Новейшие исследования в области нейрофизиологии с использованием целого ряда современных технологий, включая прямое сканирование, еще более ослабили позиции биологического детерминизма во взгляде на возникновение и эволюцию мышления и языка. Сегодня мы знаем, что синтаксис различных типов языка связан с разными отделами мозга. Дело в том, что синтаксис языка не является чем-то врожденным. Он осознается маленькими детьми, которые, по сравнению со взрослыми, изучающими незнакомый язык, обладают куда большей гибкостью и способностью подсознательно улавливать правильный смысл синтаксических построений. Люди — далеко не единственные существа, пережившие критический период в процессе развития после того, как они усвоили первые навыки языка. Тот же феномен можно наблюдать не только у приматов, но и у разного рода «поющих» животных , будь то птицы или киты. Сложные, часто совершенно уникальные «песни», исполняемые этими животными в поздние годы жизни, воспринимаются ими в процессе обучения в раннем детстве, интерпретируются на свой лад и сохраняются в Homo heidelbergensis (лат.) — букв, «человек гейдельбергский». Название происходит от Гей- дельберга, города в Германии, в окрестностях которого были впервые обнаружены останки этого вида. — Прим. перев.
памяти. Более того, результаты исследований показывают, что речевой центр отнюдь не обязательно ограничивается каким-то одним или несколькими отделами мозга. Эти нейрофизиологические исследования позволили предложить альтернативу теории эволюции языка, выдвинутой Хомски. Такая альтернативная теория включает в себя идеи Кондильяка, Энглефилда и Корбаллиса. Согласно ей, разговорный язык, как и навыки изготовления орудий, был изобретен единственно и только приматами, что способствовало быстрой эволюции их мозга и голосового аппарата. Однако, будучи изобретением культурного плана, язык начал жить собственной жизнью за пределами нашего тела, в рамках обособленных сообществ — носителей речевой культуры. Уникальное сочетание лексических и синтаксических составляющих языка, такого, например, как французский, является культурным достоянием всего франкофонного сообщества, а вовсе не результатом некоего биологического аспекта, связанного с принадлежностью к французской нации. Любой язык и его синтаксис, передаваясь от поколения к поколению, постоянно адаптируется к новым реалиям и еще только формирующемуся сознанию каждого нового поколения молодежи, которая учится говорить на нем. Таким образом, из всего многообразия интеллектуальных и практических навыков , выделенных философами в качестве решающего отличия человека от шимпанзе, единственный, сохранившийся с глубокой древности, — это, бесспорно, человеческая речь. Да, разумеется, между интеллектуальными способностями современных людей и наших далеких предков существует громадная количественная разница, однако интеллект человека достиг того невиданного расцвета, который произошел около 35 тысяч лет тому назад у европейцев, живших в эпоху Верхнего палеолита , далеко не сразу и не на пустом месте. Для этого ему потребовалось пройти длительный — более 4 млн. лет — процесс эволюции. За последние 2 млн. лет предки людей эволюционировали от прямоходящих приматов, научившись активнее пользоваться мозгом, но в этом им помогала коэволюция речи и языка, способствовавшая развитию объема мозга. И, подобно гибкому и удобному хоботу малыша Слоненка из притчи Киплинга, резко расширившийся диапазон возможностей нашего мозга с точки зрения манипулирования символическими представлениями и понятиями позволил нам перейти к решению множества сложных задач помимо речи. Тот факт, что мы способны рассуждать о происхождении и устройстве Вселенной, и даже начинаем изучать ее просторы, свидетельствует о том, что гибкость нашего интеллекта и его открытость к восприятию новых идей практически безграничны. Как мы уже знаем, циклы сильнейших засух, поражавших всю Африку, чередовавшиеся с периодами оледенения, около 2 млн. лет тому назад способствовали увеличению объема мозга человека. То же самое наблюдалось и у нашего ближайшего сородича — вида Paranthropus, но никак не коснулось крупных обезьян, путешествовавших по просторам саванн. Это свидетельствует о том, что уже в ту эпоху существовали некие навыки поведения, присущие только этим видам гоминидов (человекообразных приматов). У целого ряда ученых возникла тенденция рассматривать быстрое увеличение объема мозга как особенность, появившуюся у человека совсем недавно, но если обратиться к реальным фактам, придется признать, что дело обстояло как раз наоборот. Наиболее быстрый пропорциональный рост объема мозга имел место в период от 2 до 1 млн. лет тому назад. К моменту же появления на исторической сцене человека современного типа увеличение объема мозга резко замедлилось. Зато имел место любопытный парадокс: взрывной рост поведенческих навыков, число которых нарастало в геометрической прогрессии. И тогда, вместо того, чтобы признать очевидный факт, что человеческая культура питает сама себя, создавая и регулируя темпы собственного развития, многие антропологи, археологи и лингвисты выдвинули предположение, будто в развитии и функционировании нашего мозга за последние 100 тысяч лет произошел
некий «генетический» сбой, в результате которого якобы появился новый тип человеческого мозга, обладающего новыми возможностями. Некоторые пошли еще дальше, утверждая, что наиболее вероятным кандидатом на роль этой новой и уникальной способности следует считать именно язык. На мой взгляд, в этих утверждениях сквозит какая-то извращенная, совершенно не дарвинистская логика. Сложная кодифицированная коммуникативная система, или «язык», — это, вне всякого сомнения, важный и во многом уникальный элемент поведения. Насколько же проще и примитивнее был тот язык, благодаря которому наши предки стали выделяться из всех прочих крупных приматов, обитавших в саванне, и который 2,5 млн. лет назад дал первичный импульс эволюции нашего мозга... Тот самый язык, благодаря которому они могли лучше понимать друг друга и более эффективно приспосабливаться к нарастанию неблагоприятных климатических факторов... Я уже касался темы генетики, которая занимает здесь достаточно видное место . Основную часть ранней истории человечества за последние 2,5 млн. лет можно реконструировать благодаря объединению выводов исследований ископаемых костных останков и изучения климатических периодов. Все виды человека, кроме одного, вымерли, причем некоторые из них — очень давно, поэтому в данном исследовании мы не учитываем их гены. Это не означает, что генетика не в силах поведать нам ничего существенного о темных эпохах эволюции человечества, предшествовавших выходу на арену истории людей современного типа. В 1970е годы некоторые генетики начали применять сырые иммунологические средства для замеров аналогий уровня содержания протеина у представителей разных видов и установили, что человек и шимпанзе являются даже более близкими сородичами, чем это считалось прежде. Это заявление в свое время было встречено в штыки, но затем, когда методы сравнительного исследования переключились с иммунологии на демонстрацию базового генетического сходства, а затем и на замеры конкретных генетических различий, их авторы были оправданы и реабилитированы. В ученой среде созрело понимание того, что мы, люди, гораздо ближе к шимпанзе, чем к другим крупным приматам — гориллам и орангутангам, с которыми пути наших предков на генеалогическом древе разошлись немногим более 5 млн. лет назад. Было бы несправедливо утверждать, что мы, люди, вообще не унаследовали никаких генов от исчезнувших видов гоминидов. Наоборот, большинство генов в наших клетках как раз унаследовано нами от вымерших видов гоминидов и приматов. Некоторые гены человека встречаются в останках некоторых видов приматов, вымерших задолго до нашего появления на Земле. Не так давно ученые выделили слабые фрагментарные следы митохондриевой ДНК в целом ряде костей неандертальца, и сегодня они практически в состоянии ответить на главный вопрос: в каком именно родстве мы с ними находимся, и присутствуют ли хотя бы некоторые их гены в клетках людей современного типа? Впрочем, сейчас нас в первую очередь интересует подлинная революция в понимании генетической предыстории человечества за последние 200 тысяч лет. Новые открытия в области генетики вторглись в ту туманную и неизученную сферу, в которой прежде доминирующее положение занимали маловыразительные коллекции каменных орудий из Европы и Африки да немногочисленные фрагменты скелетов, плохо поддающихся датировке. Прежде чем обратиться к детальном рассмотрению следов генов, на мой взгляд, будет небесполезно познакомиться с некоторыми идеями, связанными с генетической наследственностью и ее принципами. Эти концепции по большей части достаточно просты и связаны с нашими расхожими представлениями о наследственности, однако их нередко истолковывают в превратном свете, что объясняется либо сознательным обманом, либо тем, что они изложены на невразумительном «научном» жаргоне.
Секреты горошин Идея генетической наследственности знакома людям с тех пор, как им удалось одомашнить целый ряд видов диких животных и растений. Скотоводы издревле предпринимали целенаправленные попытки устранять в стаде такие нежелательные признаки, как чрезмерный рост или агрессивность поведения. Селекция зерновых культур осуществлялась путем отбора наиболее крупнозерных и урожайных сортов. Однако большая часть так называемых фермерских навыков была основаны на ошибочных посылках, хотя последние и носили функциональный и практичный характер . Интерес к выяснению точных механизмов и законов, определяющих работу факторов наследственности, резко возрос в середине XIX в. после выхода в свет фундаментального труда Чарльза Дарвина «Происхождение видов»11, однако по сути понимание принципов наследственности, изложенное Дарвином, оказалось немногим более глубоким, чем у его предшественников. Зато другой его современник, австрийский священник и ботаник Грегор Иоганн Мендель, живший в XIX в., впервые сформулировал логические принципы осмысления того, каким образом осуществляется наследственная передача тех или иных наследственных признаков . Его выводы были основаны на обширных математических расчетах принципов наследования цвета и формы гороха. В принципе Мендель показал, что для передачи любых физических особенностей, или признаков, например, цвета цветков, любое растение гороха использует два гена (правда, он использовал здесь другой термин), которые и определяют выраженность или интенсивность признака. Вариативность преобладания тех или иных генов и обусловливает проявление признаков у растения. В процессе полового размножения каждое из растений-родителей способно передать своему потомству только один из этих генов. Таким образом, растение наследует от каждого из своих родителей сложную смесь признаков, и комбинированный эффект этих двух генов и определяет физические признаки очередного поколения. Поскольку любой из родителей может иметь функциональные гены различных типов, например, наследовать разное число лепестков применительно к каждой паре генов, но реально объектом произвольного выбора может стать только один из них, пропорциональные доли различных типов потомства в своей совокупности составляют картину , которую можно уверенно прогнозировать, зная признаки, которыми обладает каждое из растений-родителей. Таким путем Мендель сумел показать, что наследование признаков осуществляется путем передачи дискретных наборов информации. И вариативность потомства определяется точным, но произвольным смешением этих наборов, или генов, в каждой особи, будь то растение или человек. Мендель приложил немало труда, отбирая наиболее простые, универсальные и легко распознаваемые признаки и изучая их на индивидуальном уровне. На деле же выраженность некоторых физических признаков определяется, мягко говоря, не одним геном, и поскольку мы являемся достаточно сложными организмами, в наших клетках насчитывается около 30 тысяч пар функционирующих генов. Таким образом, заметные невооруженным глазом различия между единокровными отпрысками одной и той же семьи являются не результатом некоего сбоя в процессе наследования, а возникают в связи с тем, что в процессе полового размножения принимает участие большое число генов, образующих произвольные сочетания. А поскольку число генов и тем более их комбинаций крайне велико, это создает невероятно широкий потенциал для вариантов. Наоборот, удивительное сходство близнецов показывает, насколько точной может оказаться трансформация наследственности в физической оболочке. Выдающимся достижением таких ученых, как Точное название этого труда — «О происхождении видов путем естественного отбора» — Прим. перев.
Уотсон, Крик и Розалинда Франклин, стал осуществленный ими перенос постулатов открытия Менделя в область биохимии, или молекулярной биологии, как сегодня принято называть эту сферу биохимии. Картонные ключи к тайнам жизни «Мы все — производные наших генов». Секретные ключи к этому эдуардовскому трюизму сформулировали и перенесли на простые листы картона двое ученых- первооткрывателей — Джим Уотсон и Фрэнсис Крик. Произошло это в 1953 г. Их «ключи» представляли собой диаграммы четырех химических соединений (базовых нуклеотидов), уникальные взаимосвязи между которыми, зафиксированные на двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), заключают в себе кодированный ключ ко всему живому на Земле. Эти картонные ключи позволили раскрыть секрет механизма, соединяющего постулаты Менделя с теорией эволюции путем естественного отбора, сформулированной Дарвином в его знаменитом труде «О происхождении видов». Уотсону и Крику удалось с исчерпывающей точностью объяснить, каким образом тысячи уникальных свойств, варьирующихся у разных особей, передаются из поколения в поколение. Короче говоря, это открытие явилось едва ли не самым выдающимся достижением биологической мысли в XX в. В каждой из клеток нашего тела присутствует невероятно длинная спираль ДНК. Она состоит из генов. Спираль эта хранит, воспроизводит и копирует все индивидуальные свойства нашего организма — нашу генетическую наследственность. Спираль ДНК хранит коды протеинов (белков) — этих строительных кирпичиков, из которых состоит наше тело. Коды каждого из белков «записаны» посредством различных сочетаний четырех химических соединений, так называемых базовых нуклеотидов (обозначаемых буквами A, G, С и Т), которые подают все указания, связанные со строительством нашего тела. Мы наследуем ДНК каждого из наших родителей, и поскольку и от того и от другого мы получаем уникальные сочетания генов, каждый из нас обладает спиралью ДНК слегка видоизмененной, или, лучше сказать, уникальной формы. Наша собственная ДНК — это как бы отпечаток пальца, но только на молекулярном уровне. При половом размножении ДНК родителей копируется и передается эмбриону в равных пропорциях. Важно понимать, что, хотя большая часть ДНК каждого из родителей при воспроизводстве передается потомкам по отдельности, небольшие фрагменты генов каждого из них, в каждом поколении, перемещаются и перемешиваются друг с другом. Однако подобное смешение — это отнюдь не произвольное массовое смешение генов, постулированное Менделем, а крохотные взаимопереходы, дублирование, выбросы и обмен между материнской и отцовской составляющими ДНК их ребенка. Это явление обозначается специальным техническим термином — рекомбинация12. К счастью для исследователей ДНК, существуют два небольших участка нашей ДНК, которые никогда не подвергаются рекомбинации. По фрагментам спирали ДНК, не подвергшимся рекомбинации, гораздо удобнее изучать признаки вида в далеком прошлом, поскольку информация, заключенная в ней, не претерпевает искажений при передаче от поколения к поколению. Эти два фрагмента спирали ДНК получили название митохондриевой ДНК и нерекомбинированной части Y-хромосомы. Митохондриевая ДНК: ген Евы Было бы не совсем правильно утверждать, что ровно половину нашей ДНК мы по- Рекомбинация — образование новых комбинаций генов, ведущих к появлению и развитию новых признаков у потомства. Прим. перев.
лучаем от своего отца, а вторую, точно такую же половину, — от матери. Дело в том, что существует крошечный фрагмент ДНК, который передается только по материнской линии. Это так называемая митохондриевая ДНК, поскольку она содержит уникальный круглый виток в небольших трубкообразных «пакетах», так называемых митохондриях, которые функционируют как своего рода батарейки в цитоплазме клеток. Некоторые специалисты по молекулярной биологии утверждают, что в древнейшую эпоху развития жизни на Земле митохондрия представляла собой отдельную, независимую особь со своей собственной спиралью ДНК и обладала секретом выработки громадных масс энергии. Впоследствии митохондрии проникли в простейшие одноклеточные организмы и навсегда остались в них, размножаясь, как дрожжи13, посредством бинарного деления клеток. Особи мужского пола, хотя они получают и используют митохондриевую ДНК своей матери, не способны передавать ее своему потомству. Мужская сперма имеет свои собственные митохондрии, помогающие ей проделать длительный путь от вагины до яйцеклетки, однако в процессе проникновения в яйцеклетку мужские митохондрии разрушаются и гибнут . Образно говоря, мужчина подобен воину, вынужденному оставить оружие у входа в вечность. Таким образом, каждый из нас наследует митохондриевую ДНК своей матери, которая унаследовала свою митохондриевую ДНК от своей матери, и так далее, на протяжении бесчисленного ряда поколений, вплоть до Евы. Отсюда и популярное название митохондриевой ДНК — «ген Евы». Таким образом, каждый человек, живущий сегодня на Земле, унаследовал свою митохондриевую ДНК от одной единственной прапрапрабабки14, жившей на Земле примерно 200 тысяч лет назад. Эта митохондриевая ДНК представляет собой уникальный момент стабильности среди зыбких песков наследственности ДНК. Однако если все хромосомы Евы, существующие сегодня в мире, были бы абсолютно точной копией генов ДНК Евы, то и все их носители были бы совершенно одинаковыми двойниками. Это было бы поистине чудом и в то же время означало бы, что митохондриевая ДНК не способна передать нам информацию об истории нашей собственной эволюции. Хотя осознание того факта, что родословную всех женщин на свете можно проследить в ретроспективе вплоть до их общего предка — праматери Евы, само по себе выглядит впечатляющим, это не позволяет сколько-нибудь подробно проследить генеалогические линии ее дочерей . Для этого нам необходим более широкий спектр вариантов. Итак, самое время поговорить о мутациях ДНК. Когда мы наследуем от своей матери митохондриевую ДНК (мтДНК), иногда в ней бывает запечатлено случайное изменение или мутация в одном или нескольких «знаках» кода мтДНК — примерно одна мутация на каждую тысячу поколений. Этот новый знак, так называемая точечная мутация, будет передаваться через всех последующих дочерей женщины, у которой она возникла. И хотя новая мутация — явление крайне редкое в пределах генеалогической линии одной семьи, общая вероятность мутаций увеличивается прямо пропорционально числу матерей, имеющих дочерей. Таким образом, в следующем поколении у одного миллиона матерей может быть уже более тысячи дочерей с новой генетической мутацией, причем каждая из них будет в чем-то отличаться от остальных. Вот почему, даже если у всех нас 10 тысяч лет тому назад был общий предок по женской линии, все мы обладаем генетическим кодом, содержащим пусть небольшие, но вполне реальные отличия от окружающих. Точнее, как бактерии, на которые митохондрии и похожи. Внутри дрожжей тоже есть митохон- дии. 14 Так, например, женщины могут Забеременеть в любое время года (это и помогло человечеству увеличить свою численность), а приматы только в строго определенное. По-видимому, когда-то у одной или нескольких самок одного из видов гоминид произошла соответствующая мутация и мы все потомки этой самки, все другие варианты отсеялись при естественном отборе.
Использование мутаций для построения генеалогического древа За период примерно 200 тысяч лет ряд крошечных случайных мутаций, постоянно аккумулировавшихся в различных молекулах мтДНК человека, был рассеян дочерями Евы практически по всему свету. Это означает, что в родословных каждого из нас по женской линии вплоть до Евы можно найти от семи до пятнадцати таких мутаций. Таким образом, мутации представляют собой нечто вроде сводных досье нашей генеалогии по женской линии за всю историю существования рода человеческого . Основная задача ДНК — передать свою точную копию следующим поколениям. Поэтому мы можем использовать такие мутации для реконструкции генеалогического древа мтДНК, поскольку каждая новая мутация мтДНК в яйцеклетке потенциальной матери будет с неуклонной точностью передана всем ее потомкам по женской линии. Таким образом, каждая женская родословная линия определяется как древними, так и сравнительно новыми генными мутациями. В результате этого, зная все возможные комбинации мутаций у женщин во всем мире, мы можем с достаточной уверенностью реконструировать генеалогическое древо по женской линии вплоть до праматери Евы Хотя набросать на обороте конверта генеалогическое древо и изобразить на нем пару другую последних мутаций — дело, мягко говоря, нетрудное, эта проблема приобретает куда более сложный характер, если речь идет о составлении генеалогического древа всего рода человеческого со многими тысячами всевозможных комбинаций мутаций. Поэтому сегодня для создания такой реконструкции используются мощные компьютеры. Анализируя код ДНК в генетических пробах современных людей и сопоставляя полученные данные с результатами анализа изменений этого кода за многие и многие поколения, биологи могут проследить, как накапливались эти изменения со времен древнейших предков человека. Поскольку мы наследуем мтДНК только по материнской линии, именно эта линия наследственности и представляет собой объективную картину женской половины генеалогического древа рода человеческого. Сегодня мы можем не только воссоздать это древо, но и, учитывая географические координаты мест, где были взяты те или иные пробы, установить, где именно произошли те или иные мутации: в Европе, Азии или, скажем, Африке. Более того, поскольку такие изменения происходят с хотя и произвольной, но все же поддающейся статистическому анализу частотой, мы можем хотя бы приблизительно определить и время, когда произошли подобные мутации. Таким образом, начиная с конца 1990х годов для нас, исследователей, стали доступны такие вещи, о которых антропологи недавнего прошлого могли лишь мечтать. Например, мы можем проследить направления и маршруты миграций людей современного типа по всей планете. Оказывается, наиболее древнее из известных изменений мтДНК имело место в Африке примерно 150—190 тысяч лет тому назад. Затем, уже в Азии, около 60—80 тысяч лет тому назад стали происходить все новые и новые мутации. Это свидетельствует о том, что люди современного типа впервые появились в Африке, а некоторые племена более 80 тысяч лет назад совершили так называемый исход из Африки. Важно понимать, что в связи с более чем случайной природой индивидуальных мутаций такая датировка носит приблизительный характер. В 1990е годы было опробовано на практике несколько математических моделей датировки миграций древнейших людей, и эти испытания показали весьма различный уровень достоверности таких моделей. Но лишь один из них, появившийся в 1996 г. и позволяющий датировать каждую из ветвей генетического древа по среднему числу мутаций у женщин данной ветви, выдержал испытание временем, и поэтому я использую в основном его.
Y-хромосома: ген Адама Подобно фрагментам мтДНК, находящимся в ядре наших клеток и передаваемых только по материнской линии, существует набор генов, связанных с ядром клеток, который передается только по мужской линии. Это так называемая Y- хромосома, то есть хромосома-индикатор мужского пола. За исключением небольшого сегмента, Y-хромосома не играет никакой роли в произвольном обмене ДНК с другими хромосомами. Это означает, что, подобно мтДНК, нерекомбинированная часть Y-хромосомы (HIAY) остается неизменяемой из поколения в поколение и по ней можно проследить эволюцию человека вплоть до нашего древнейшего предка по мужской линии. YxpoMocoMa стала использоваться для реконструкции генеалогического древа значительно позже, чем мтДНК, ибо она создает ряд серьезных трудностей при датировке и определении возраста. Однако если эти проблемы будут решены, методика HIAY может оказаться куда более продуктивной с точки зрения определения времени и места мутаций, чем мтДНК, причем это касается как недавнего, так и весьма отдаленного прошлого. Это объясняется тем, что HIAY гораздо крупнее, чем мтДНК, и, следовательно, обладает большим потенциалом для изменений на генетическом уровне. И, тем не менее, Y-хромосомы уже оказывают существенную помощь в составлении генетической линии, параллельной линии мтДНК. В основных географических пунктах Y-хромосомы служат подтверждением информации мтДНК: они указывают, что общий предок всех людей современного типа жил в Африке, а более поздний предок всех неафриканских народов — в Азии. Кроме того, поскольку поведение мужчин в целом ряде ключевых аспектов отличается от поведения женщин, история, рассказанная генами Адама, вносит в общее повествование немало интересных деталей. Одно из основных различий заключается в том, что число детей у них варьируется в куда более широком диапазоне, чем у женщин. У некоторых мужчин количество детей на порядок больше, чем у большинства остальных. Что касается женщин, то число отпрысков у них значительно стабильнее и имеет меньший разброс. Главным следствием этого является тот факт, что мужские наследственные линии угасают гораздо быстрее, чем родословные женщин, ибо обычно сохраняется лишь генетическая линия мужчины- лидера , мужчины-победителя. Наконец, последний аспект метода генетического отслеживания: очень важно отличать этот новый подход к генетическому отслеживанию истории бытования молекул на древе ДНК, известный под названием филогеографии (буквально — «древесная география») от математического изучения истории всего рода человеческого, которое используется уже на протяжении многих десятилетий и известно под названием классической генетики. Эти две научные дисциплины основаны на одних и тех же принципах менделевского учения о биологии, но имеют совершенно разные цели и используют разные допущения, и различие между ними во многом объясняется ошибочным пониманием или противоречивостью интерпретации. Простейший способ объяснения этих противоречий заключается в том, что филогео- графия — это дисциплина, изучающая древнейшую историю индивидуальных молекул ДНК, тогда как классическая генетика изучает доисторическую эпоху развития самого человечества. Однако необходимо иметь в виду, что каждая этническая группа является носителем многочисленных и многообразных вариантов конкретной молекулы ДНК, каждый из которых имеет свою собственную историю и происхождение. Хотя два этих подхода к изучению доисторической эпохи эволюции человечества по определению не могут быть идентичными, их объединяет общая цель — стремление проследить пути миграции различных ветвей человечества. И оказывается, что отследить эволюцию отдельных молекул, присутствующих в нашем теле, гораздо легче, чем попытаться проследить направления миграции це-
лых этнических групп. Названия генетических линий В этой публикации я поочередно рассматриваю материнские и отцовские кланы, наследственные линии генов, родословные, генетические группы и ветви, и даже макрогруппы. Однако в основе всех этих понятий лежат во многом идентичные вещи: члены макрогруппы носителей определенных генных типов часто имеют общего предка (обычно это можно установить путем отслеживания мтДНК или Y- хромосомы). Численность такой группы до некоторой степени носит произвольный характер и зависит от того, где именно расположено основание данной ветви на генетическом древе. Существует фактор, сразу же бросающийся в глаза при изучении генетического древа: это — отсутствие четкой единообразной системы терминологии для описания этих ветвей. В частности, что касается Y-хромосомы, то каждый новый научный труд выдвигает новую систему наименований и обозначений, основанную на всевозможных доморощенных определениях генов-маркеров, сложившихся в различных научно-исследовательских лабораториях. Это весьма затрудняет прямые сопоставления результатов различных исследований и подвергает серьезному испытанию память читателей. Сам же объект изучения, генетическое древо, практически идентичен в разных лабораториях. Не так давно была опубликована сводная система наименований для Y-хромосомы; в этой системе для описания основных ветвей генетического древа используются буквы от А до R. Я стремился как можно шире пользоваться этими обозначениям. Однако проблема здесь заключается в том, что эти восемнадцать букв и их расположение на генетическом древе довольно сложно удержать в памяти, по крайней мере — для меня. Мне трудно свыкнуться с тем, что это — всего лишь буквы. К счастью, нашей памяти часто помогают такие факторы, как контекст и ассоциации. По этой и только по этой причине я решил обозначить основные ветви этого древа, которые я упоминаю наиболее часто, именами. Некоторые из этих имен носят региональный характер, например, ветвь Китая и Юго-Восточной Азии я обозначил как Хо (по имени знаменитого китайского флотоводца Чжэн Хо и выдающегося деятеля национально-освободительного движения Вьетнама Хо Шимина). Названия других ветвей связаны с именами библейских персонажей: например, Адам (родоначальник всех народов, вышедших из Африки) и три ветви его потомков: Каин, Авель и Сиф. Еще раз подчеркиваю, что в этих именах не следует искать какого-то глубокого смысла: это — всего лишь подсказки. Несколько проще обстоит дело с мтДНК. Многие научные лаборатории еще на достаточно раннем этапе исследований договорились попытаться использовать единую систему обозначений. (Быть может, все дело в том, что в этом процессе участвовало меньше тестостерона15!) Так, например, существуют две неафриканские генетические линии, происходящие от единой линии выходцев из Африки, — L3. По согласованной системе названия этих неафриканских линий — «N» и «М». Так вот, одной из них, относящейся к региону Южной Аравии, я дал имя Насрин, а другой, связанной с Индийским субконтинентом, — имя Манью. ГЛАВА ПЕРВАЯ ПУТЬ ИЗ АФРИКИ Одним из наиболее эффектных материалов в области популярной генетики явилась публикация в конце 1980х гг. на обложке журнала «Newsweek» фото с изображением изысканно-соблазнительных чернокожих Адама и Евы, делящих пополам Автор шутит: тестостерон — это мужской половой гормон, а мтДНК — носитель генетических признаков, передающийся только по женской линии. — Прим. перев.
пресловутое яблоко. На прародителей человечества одобрительно поглядывает змей-искуситель. Эта обложка обеспечила номеру журнала рекордный тираж. Однако, несмотря на прием из арсенала масс-медиа, «Newsweek» действительно опубликовал информацию о важном научном открытии. И знаменитое фото, и текст вступительной статьи сообщали о двух важнейших достижениях научной мысли. Первым из них явилось опубликованное в 1987 г. исследование в области генетики, где говорилось об открытии генов, которые передаются только по материнской линии. Это исследование, авторами которого были Ребекка Канн и ее коллеги, развеяло в пух и прах устаревшие аргументы о месте появления первых людей современного типа. Согласно новейшим свидетельствам, мы, «современная человеческая семья», произошли от одной-единственной генетической линии, сложившейся за последние 200 тысяч лет в Африке, а не в многочисленных изолированных очагах эволюции, разбросанных по всему миру. Эта единственная линия, восходящая к нашему общему предку с неандертальцами, дала начало примерно полудюжине основных материнских кланов (или ветвей), африканские корни которых четко прослеживаются и в наши дни. Второй причиной использования знаменитой библейской аллегории на обложке «Newsweek» явилось то, что данный генетический метод использовал митохондриевую ДНК (мтДНК), передаваемую только по материнской линии. Десять лет спустя небольшая группа генетиков воспользовалась этим вновь открытым методом и установила, что одна-единственная отрасль дюжины с лишним материнских наследственных генетических ветвей древнейших африканских предков послужила основой для возникновения линии, ставшей родоначальницей всего остального населения Земного шара. Другими словами, у всех женских генетических ветвей в Африке существовал некий общий предок, или «митохондриевая Ева», а затем, много позже, сложилась «дочерняя» линия «Евы выходцев из Африки», чьи генетические дочери, то есть потомки по женской линии, заселили весь остальной мир. Это открытие стало поистине эпохальным. Титул «Ева», или «Первая леди», который с такой готовностью подхватили масс-медиа тех лет, заключал в себе не совсем тот смысл, который вкладывали в него генетики. Благодаря изучению митохондриевой ДНК ученые сумели выявить древнейшую женскую генетическую линию, охватывающую только крохотную частицу нашей генетической наследственности. Митохондриевая Ева отнюдь не была некой конкретной личностью, «Праматерью», как это часто заявляли представители масс-медиа. Отслеживание материнского генетического маркера в глубь далекого прошлого, к древнейшему общему прапредку, вовсе не означает, что абсолютно все наши гены в буквальном смысле происходят от одной-единственной женщины. Дело в том, что в ядре каждой клетки нашего тела имеется более 100 тысяч генетических участков (специальный термин для их обозначения — «локусы»), которые необходимо зафиксировать. Любой из этих участков может использоваться в качестве маркерной системы для отслеживания генетической линии вплоть до древнейшего общего предка16. Поскольку эти участки перемешиваются в каждом новом поколении, далеко не все ветви их генетического древа ведут к одному и тому же предку. По сути дела, генетическая наследственность современных людей может быть выведена на основе биологического ядра африканцев численностью от 2000 до 10 000 человек17, живших около 190 тысяч лет тому назад. Хотя может показаться, что сухая реальность параллельного существования Уже описан целый ряд генеалогических древ, включающих локусы аутосомных (неполовых хромосом) клеточных ядер, каждый из которых имеет свою собственную ветвь, происходящую из Африки. 17 Ср. подхваченное гностиками талмудическое учение о Всечеловеке — Адаме Кадмоне, макроличности , воплощающей в одной телесной оболочке целый этнос или даже все человечество. — Прим. перев.
«генетического древа» и «генеалогического древа» развеяла романтическое очарование легенды о Еве, она нисколько не уменьшает исключительной роли генетического отслеживания в величественной истории странствий человечества за последние 200 тысяч лет. И возможность поведать практически ту же историю благодаря целому ряду различных генов лишь подтверждает истинность этого повествования и обогащает его. Так, например, мужские генные линии рисуют куда более яркую и увлекательную картину рассеяния по странам и континентам, чем женские генеалогии. К примеру, недавно в Южной Африке было найдено так называемое исчезнувшее колено Израилево18, идентифицированное генетиками как этническая группа, имевшая еврейских предков, однако — только по материнской линии. Возражения мультирегионалистов и генетиков Простой и ясный принцип отслеживания маршрутов миграций человеческого по всему земному шару при помощи генетических маркеров не мог не вызвать возражений. Естественно, первыми отвергли его мультирегионалисты19. К ним по большей части относились палеоантропологи, которые по-прежнему считали, что каждая из «рас» на нашей планете произошла от своего собственного архаического предка, например, «яванского человека», «пекинского человека», неандертальца и прочих вымерших видов, живших в различных частях земного шара. Одна из ключевых проблем при этом заключается в том, что современные люди, несмотря на все региональные различия между ними, во многих отношениях гораздо ближе друг к другу, чем были их предполагаемые древнейшие предки. Чтобы хоть как-то объяснить эти несоответствия, мультирегионалисты сегодня утверждают, что различные региональные «подвиды человека» в последующие эпохи активно смешивались и обменивались друг с другом генетическим материалом, в результате чего и сформировались сложные современные расы, которые мы видим сегодня (рис. 1.1). Однако генетические данные не позволяют выявить четких свидетельств такого межрегионального смешения. Географическое распределение ветвей и отраслей современных генетических древ митохондриевой ДНК и Y-хромосомы групп выходцев из Африки имеют выраженные региональные отличия и особенности. Отстаивая последние бастионы своей гипотезы, мультирегионалисты расширили концепцию «компромисса межрегионального смешения», чтобы включить в нее гипотезу об исходе из Африки, утверждая, что архаические региональные группы населения, такие, как неандертальцы, могли время от времени смешиваться с пришельцами анатомически современного типа, «совершенно такими же, как мы», то есть, другими словами, с кроманьонцами. («Анатомически современные люди» — это представители вида Homo sapiens (sensu stricto)20, обладавшие комплексом особенностей строения скелета, которые отличали и нас, и наших непосредственных предков, живших в Африке около 200 тысяч лет тому назад, от вымершего архаичного вида Homo sapiens (sensu lato)21, включая и нашего близкого родича — Homo helmei. Главной особенностью «анатомически современного» человека является высокий круглый череп, выступающий подбородок, небольшие лицо и челюсти и слабо выраженные надбровные дуги. Межрегиональное смешение архаических туземцев и при- Имеется в виду колено Даново, из которого, согласно предсказаниям талмудистов, должен выйти Машиах (Мессия), которому предстоит восстановить Израильское царство. В христианской традиции отождествляется с антихристом. — Прим. перев. 19 Мультирегионалисты — сторонники концепции одновременного появления предков современного человека во многих Регионах Земного шара. — Прим. перев. 20 Homo sapiens (sensu stricto) — человек разумный (в строгом смысле) . — Прим. перев. 21 Homo sapiens (sensu lato) — человек разумный (в широком смысле) — Прим. перев.
шельцев представляет собой мягкий компромиссный вариант гипотезы исхода из Африки, позволяющий объяснить присутствие некоторых генов архаических видов человека в генетическом «котле» современного человека. В качестве примера подобной «гибридизации» не раз назывался найденный в Португалии детский скелет с короткими неразвитыми конечностями, возраст которого — 24 500 лет, то есть относящийся к эпохе, когда неандертальцы уже давно вымерли. И все же среди генных проб мтДНК и Y-хромосом, сданных десятками тысяч добровольцев, живущих за пределами Африки, не обнаружено даже минимальных проявлений подобного рода смешения. Мультирегиональная модель Африканский Homo erectus Европейский Homo erectus Азиатский Индонезийский Homo erectus Homo erectus 1 Неандертальцы I Нгандонг Современные Современные Современные Современные африканцы европейцы жители Азии австралийцы Модель африканского происхождения Африканский Европейский Азиатский Индонезийский Homo erectus Homo erectus Homo erectus Homo erectus с 1 1 I J Современные Неандертальцы Нгандонг африканцы Современные Современные Современные Современные африканцы европейцы жители Азии австралийцы Рис. 1.1 Честно говоря, история на этом не кончается. Хотя свидетельств наличия таких современных/архаических «примесей» в генетических линиях «Адама» и «Евы» не существует, эти линии сами по себе составляют крайне незначительную часть обширной «библиотеки» геномов ДНК. Поскольку каждому последующему поколению передается только одна копия мтДНК и Y-хромосомы, линии мтДНК неандертальцев лишь в крайне редких случаях пересекались и смешивались с кроманьонским типом, а затем окончательно вымерли. Однако среди остатков огромного нуклеарно- го генома до сих пор прослеживаются следы генного смешения. А поскольку такая нуклеарная ДНК смешивается и расщепляется в каждом поколении, крайне сложно построить генетическое древо для каждой из бесчисленных генных линий и с уверенностью сказать, что на нем принадлежит людям современного анатомического типа, а что является наследием регионального архаического населения. Таким
образом, как утверждают некоторые ученые, не исключено, что густые кустистые брови коренастых игроков в регби и футбольных хулиганов представляют собой генетическую прапамять о неандертальцах, а не (что, на мой взгляд, более вероятно) нормальные вариации внешности анатомически современного человека. Совсем другие возражения выдвигают представители традиционной генетики. Они были удивлены и даже, по всей видимости, обескуражены тем, что митохондриевая ДНК дала столь четкую генетическую картину даже при применении их собственных методов с использованием традиционных генных маркеров ядер (передаваемых как мужчинами, так и женщинами), демонстрируя с годами все менее четко выраженную оппозицию между Африкой и остальным миром. Эта нечеткость объясняется целым рядом факторов. Наиболее важным из них можно считать излюбленный традиционалистами классический подход, заключающийся в реконструкции древа массовых миграций, а не в построении древа изменений самих генных линий. Показательно, что подобные идеи сохранились и в более широкой и математически обоснованной концепции «расовых миграций», а не в отслеживании миграций индивидуальных линий самих генов, выявленных у данной группы населения. Другим важным фактором явилось смешение и перенос генных линий в каждом последующем поколении, чего никогда не происходит с мтДНК. Таким образом, большинство генных маркеров, использовавшихся традиционалистами, имели весьма несложные деревья с небольшим число очень древних ветвей, тогда как отростки на них были общими для многих рас населения. По всем вышеизложенным причинам традиционный способ сравнения наследственных признаков у жителей разных регионов путем замеров частоты присутствия тех или иных генов в ядре имел коренной недостаток применительно к изучению древнейших миграций. Он со всей наглядностью продемонстрирован в исследовании присутствия генов внутри ядра на основе всего одного генного локуса (т.е. речь в данном случае не шла о генах Адама и Евы) , осуществленном Джеймсом Уэйнскотом и его коллегами из Оксфордского университета, сторонниками модели африканского происхождения. Это исследование было опубликовано журнале «Nature» в 1986 г. Таким образом, оно вышло в свет всего За год до появления открытий Ребекки Канн, о которых сообщалось в статье в «Newsweek». В той памятной статье были использованы данные генетических проб, взятых у людей со всех концов света, в том числе и проб, взятых мною в 1984 г. в Новой Гвинее. Вместо сравнения относительной частоты встречаемости многих генов Уэйнскот выстроил генеалогическое древо на основе одного-единственного генного локуса. Результат был в принципе тем же самым, что и выводы Канн, свидетельствуя об африканском происхождении. Другие генетики также выдвинули целый ряд технически аргументированных возражений против анализа генов Евы. С тех пор эти возражения технического характера снимаются один за другим. В результате недавнего анализа другой несмешанной системы, Y-хромосомы, и исследований многих других генных маркеров первоначальная версия о происхождении людей современного типа из Африки, подтверждаемая маркерами митохонд- риевой ДНК, одержала триумфальную победу, и мультирегионалисты превратились в изолированное, но задиристое и горластое меньшинство. Два маршрута исхода из Африки? Несомненно, предки современных людей вышли из Африки, как и их ближайшие родичи — приматы, однако конкретное время и маршруты такого исхода, как и всегда, определялись колебаниями климата. В древности существовало два потенциальных маршрута исхода из Африки — северный и южный, и каким именно воспользоваться в ту или иную эпоху, зависело от погодных условий. Когда оказывался открытым какой-то один из них, он указывал мигрантам дальнейший путь
— на север или на восток. Люди современного типа впервые совершили исход из Африки около 120 тысяч лет тому назад, пройдя через северные врата континента . Как мы увидим ниже, этот первый исход завершился трагически. Второй же, успешный исход, открыл им путь через Азию, на юг и восток — путь, проторенный их предшественниками. Что касается Европы, то ее они игнорировали примерно до 50 тысяч лет тому назад. Put. 1.2 Африка стала родиной всего многообразия видов человека, населяющих нашу планету. Необъятная и изолированная природная лаборатория вновь и вновь переплавляла человеческий материал, пропуская его через бесчисленные циклы появления пустынь и появления зелени. Уникальное по масштабам лоскутное одеяло саванн и лесов, которое представляла собой Африка на пороге Сахары, было надежно изолировано от остального мира двумя комплексами естественных ворот и коридоров. На протяжении двух последних миллионов лет эти коридоры действовали как громадные загоны для переселенцев и их скота, загоны, ворота которых попеременно открывались и закрывались. Когда один комплекс ворот открывался, другой обычно закрывался. Одни ворота вели на север, через Сахару и Левант, в Европу, тогда как другие открывали путь на восток, через устье Красного моря, в Йемен, Оман и Индию. Какие именно из ворот оказывались открытыми в данный конкретный период, зависело от очередного цикла оледенения, который, собственно, и определял, какие виды млекопитающих, включая человека, могут мигрировать из Африки, направляясь на север, в Европу, или на восток, в Азию. В наши дни дни Африка соединена с Евразийским макроконтинентом всего лишь одним из прежних коридоров — знаменитым Синайским полуостровом на северо-
востоке. Эти суровые места, представлявшие собой засушливую пустыню, служили потенциальным маршрутом через Сахару и Синайскую пустыню — дорогой, которая вела во внешний мир и, словно звездные врата из какого-нибудь научно- фантастического фильма, открывались людям лишь тогда, когда очередное изменение угла орбиты Земли или наклона полярной оси вызывало кратковременный период потепления. Именно такой редкий эпизод в геологической истории Земли и имел место около 100 тысяч лет тому назад, когда усиление солнечной активности повлекло за собой активное таяние ледников, и на нашей планете установился теплый и достаточно влажный климат. Пустыни Сахара и Синай, а также пустыни далекой Австралии превратились в огромные озера, окруженные буйной растительностью и достигшие расцвета во время своей короткой геологической весны (рис. 1.2). Но поскольку эта интерлюдия тепла оказалась очень краткой, климатические врата Северной Африки, впустив мигрантов, оказались для них смертельной ловушкой. Найденные в Сахаре изображения, возраст которых около 8 тыс. лет. На протяжении большей части последних 2 млн. лет люди вдоволь натерпелись голода и холода в суровом плену плейстоценовой ледниковой эпохи, и поэтому непродолжительное, но заметное потепление климата на нашей планете, открывшее им врата Эдема, известно у геологов под названием между ледникового оптимума. Эти краткие, но пьяняще прекрасные паузы резко контрастировали с привычным холодным и сухим климатом ледниковых просторов плейстоцена. Нам, современным людям, довелось пережить лишь два таких райских периода за все время нашего существования на Земле. Последний из таких между ледниковых оптимумов имел место около 8000 лет тому назад, и мы до сих пор наслаждаемся последними лучами его осеннего тепла. На протяжении примерно 2000 лет Сахара представляла собой степь, покрытую густыми травами, и бесчисленное множество всевозможных видов животных мигрировало по ее просторам с юга на север, через Северную Африку на Левант. По иронии судьбы в наши дни глобальное потепление, вызванное всеобщим загрязнением окружающей среды, помогает затормозить неизбежный воз-
врат к такому же более засушливому и холодному климату, который господствовал на Земле на протяжении большей части нашего существования на ней. Как правило, свидетельства таких древних климатических драм в доисторические эпохи ученые получают в результате раскопок глубоко залегающих слоев или бурения скважин в полярных ледяных шапках и на морском дне. Однако в данном случае нам не требуются обстоятельные научные доказательства из области археологии и климатологии, чтобы доказать истинность нашей теории. Мы можем увидеть все это собственными глазами, побывав в Сахаре и полюбовавшись удивительными наскальными рисунками, уцелевшими в самом ее сердце. Там более 8000 лет назад безвестными древними художниками были созданы многие и многие тысячи натуралистических изображений вымерших видов буйволов, слонов, носорогов, бегемотов, жирафов (см. рис. выше), страусов и больших антилоп. Более того, эта удивительная историческая хроника велась непрерывно на протяжении нескольких тысячелетий. Наиболее поздние рисунки со всей очевидностью свидетельствуют, что обилие видов животных в Сахаре практически исчезло около 5000 лет назад, уступив место верблюдам и тарантулам. Это время, когда животные из Центральной Африки потоком устремились на земли нынешнего Марокко, Египта и дальше, на Левант, представляло собой нечто вроде редчайшего дождя в пустыне, под живительными струями которого просыпаются и оживают семена растений, долгие десятилетия дремавшие в земле. Увы, этот земной рай просуществовал очень недолго; животные покинули эти края, и в них вновь воцарилась безжизненная пустыня. Крупные млекопитающие, в отличие от растений, не имели семян, которые можно было бы надолго укрыть в песке до наступления лучших времен. Не только млекопитающие, но и другие животные, лучше адаптирующиеся к неблагоприятному климату, например пустынный узкорот или двоякодышащие рыбы, могут на непродолжительное время погружаться в некий анабиоз в ожидании следующего дождя. Таким образом, во время предыдущей междуледниковой паузы, первой за время существования человека на Земле, отважные первопроходцы, устремившиеся на север, успели покинуть пределы Африки и попасть на Левант до того, как за их спиной вновь затворились врата Сахары. Более ранняя междуледниковая пауза, известная среди ученых как Эмианская, или Ипсвичская, пауза, наступила около 125 тысяч лет тому назад, вскоре после появления на Земле людей современного типа. Благодаря находкам человеческих останков мы знаем, что древнейшие люди современного типа мигрировали из окрестностей Сахары в Северную Африку и на Левант в очень и очень отдаленные времена. Действительно, наиболее древние останки человека современного типа, найденные За пределами Африки, возраст которых составляет от 90 до 120 тысяч лет, были найдены именно в странах Леванта. Возникает принципиальный вопрос: не оставили ли они там сколько-нибудь заметный след? Судя по всему — нет. Из Африки в Европу: неудавшийся первый исход Пока первые научные данные не получили убедительного подтверждения, ученые — сторонники гипотезы исхода из Африки — полагали, что древнейший исход людей современного типа на север Африки и далее, на Левант, сформировал своего рода биологическое ядро, из которого впоследствии возникли народы Европы и Азии. Однако подобные аргументы страдали серьезным недостатком. Дело в том, что следы человека современного типа в этих местах около 90 тысяч лет тому назад практически исчезают. Благодаря климатологическим исследованиям мы знаем, что именно около 90 тысяч лет тому назад на Земле наступил краткий, но разруши- Ну и чего мы торопимся туда, борясь с глобальным потеплением?
тельный по своим последствиям период резкого глобального похолодания и засухи, в результате чего весь Левант превратился в безжизненную пустыню. После отступления ледников и нового потепления Левант был быстро заселен, но на этот раз — представителями другого вида, нашего ближайшего «кузена» на генеалогическом древе — неандертальцами, которые, по всей вероятности, оказались оттесненными к югу, в регион Средиземноморья, в результате наступления ледников, надвигавшихся с севера. Мы не располагаем материальными свидетельствами пребывания людей современного типа на Леванте или в Европе на протяжении последующих 45 тысяч лет, до тех пор, пока примерно 45—50 тысяч лет тому назад на арене истории не появились кроманьонцы (о чем говорит появление ав- гурисианской техники изготовления орудий), бросившие вызов неандертальцам, оттеснив их на север, на их древнюю прародин23. Таким образом, большинство специалистов сегодня полагают, что первые люди современного типа, выходцы из Африки, вымерли на Леванте в результате резкого похолодания и возврата засушливого климата, под влиянием которого Северная Африка и Левант быстро превратились в бесплодные пустыни. Коридор, пролегавший через Сахару, захлопнулся, словно гигантская ловушка, и мигранты, оказавшиеся в ней, не смогли ни возвратиться назад, ни найти пригодных для жизни земель. Зияющая пропасть в 50 тысяч лет между исчезновением следов первых переселенцев на Леванте и последующим вторжением туда новой волны переселенцев из Европы, вне всякого сомнения, ставит под вопрос обоснованность широко распространенной версии о том, что первый исход из Африки на север якобы завершился успешно и создал биологическое ядро будущих европейцев24 . Давайте же задумаемся — почему. Чтобы понять, почему многие европейские авторитеты в области археологии и антропологии настаивают, будто европейцы возникли самостоятельно и независимо от первого исхода из Северной Африки, необходимо помнить о том, что Здесь мы имеем дело с одним из проявлений культурологического европоцентризма, стремящегося объяснить последствия первого исхода. Наиболее важным проявлением такого мышления является несокрушимая убежденность европейских ученых XX в. в том, что именно кроманьонцы, мигрировавшие в Европу не позднее 50 тысяч лет тому назад, и явились основоположниками людей «современного типа» в полном смысле слова. Эта человеческая эпифания25, принесшая невиданный расцвет всевозможных искусств, ремесел и технических возможностей и культуры в целом, известна среди археологов под сухим названием «европейский Верхний палеолит». По мнению многих ученых, это было нечто вроде творческого взрыва, знаменовавшего начало эпохи мыслящего человека на Земле. Именно к этой культуре восходят впечатляющие наскальные рисунки в пещерах Шове и Ласко, а также изысканные , тонко проработанные резные фигурки «Венеры», которые археологи находят по всей Европе. При этом обычно можно слышать аргументы типа «если мы действительно вышли из Африки и если та древняя культурная революция, столь красноречиво говорящая о даре абстрактного мышления, пришла в Европу с Леванта, она в лучшем 23 Эти даты Зависят от того, какой подход к датировке первого появления людей современного типа в Европе используется в данном случае — ископаемые останки или каменные орудия; об этом. Поэтому некоторые исследователи относят первых кроманьонцев к более позднему времени. 24 Хотя современные свидетельства показывают, что этот первый исход Закончился трагически, возможна и другая интерпретация событий: в то время как дату наиболее ранней колонизации Австралии можно переместить назад, существует небольшая теоретическая вероятность того, что колонизация Израиля совпадала по времени с миграцией в Австралию, но Закончилась провалом. 25 Эпифания (греч.) — явление высших сущностей, в христианстве — Богоявление. В данном случае имеется в виду гипотетическое появление неких носителей высшей культуры и Знаний. — Прим. перев.
случае могла представлять собой краткий привал на пути из Египта». Ergo26, «мы, люди Запада» (это «мы» объясняется тем, что сторонники этой гипотезы — исключительно европейцы или имеют европейские корни), — всего лишь потомки выходцев из Северной Африки. Таким образом, северный маршрут для многих специалистов является этакой концептуальной отправной точкой миграции или, лучше сказать, исхода из Африки. В следующей главе мы рассмотрим, почему с точки зрения логики невозможно допустить, что первыми «людьми полностью современного типа» были европейцы, и как случилось, что первыми современными людьми, способными говорить, петь, танцевать и рисовать, стали именно африканцы, причем произошло это задолго до исхода некоторых их групп со своего родного континента . Однако попытки дать убедительное объяснение того, как конкретно предки современных европейцев, жившие некогда в окрестностях Сахары, задумали и осуществили исход из Африки, связаны с целым рядом серьезных проблем. Для начала надо заметить, что, поскольку пустыня Сахара на протяжении последних 100 тысяч лет служила непреодолимой преградой для мигрантов, любые позднейшие вторжения выходцев из Северной Африки в Европу могли начинаться с какого-нибудь зеленого прибежища — островка растительности, еще остававшегося в Северной Африке, например из района дельты Нила, после междуледниковой паузы. Предки европейцев не могли 45—50 тысяч лет тому назад совершить исход из региона Сахары напрямую, кроме как на плотах вниз по течению Нила, однако генетическая история решительно отвергает подобную возможность. Зеленое прибежище в Египте? Если на всем протяжении длительного засушливого периода после междуледниковой паузы в Северной Африке действительно существовало подобное зеленое прибежище, оно около 45 тысяч лет тому назад вполне могло послужить временным приютом и перевалочным пунктом для предков будущих европейцев. Да, в древности в Северной Африке действительно существовало несколько обширных зеленых оазисов, в частности, дельта Нила в Египте и Средиземноморское побережье нынешнего Марокко. Недавняя находка детского скелета в погребении на холме Та- рамса в Египте, датируемая ориентировочно между 50 и 80 тысячами лет тому назад, свидетельствует о том, что там могли сохраниться реликтовые группы населения. Ряд ведущих сторонников гипотезы исхода из Африки сразу же обратили внимание на эту находку, поскольку она предлагает реальное и вполне убедительное объяснение паузы протяженностью в 45—50 тысяч лет. Наибольшей известностью среди них пользуется Крис Стрингер, убежденный приверженец гипотезы о происхождении современных людей из Африки и один из руководителей Лондонского музея естественной истории. Стрингер утверждает, что ребенок-египтянин из Та- рамсы принадлежал к колонии обитателей оазисов Северной Африки и что выходцами именно из таких колоний и были мигранты, покинувшие около 50 тысяч лет тому назад Африку и ставшие предками жителей Леванта и Европы. И все же археологические свидетельства присутствия кроманьонцев в Северной Африке крайне скудны и немногочисленны. Даже те каменные орудия эпохи Среднего палеолита, которые были найдены в захоронении ребенка на холме Тарамса, вполне могли быть созданы неандертальцами, и их никак нельзя считать доказательством взрывного роста новых технологий, проникших в ту эпоху в Европу. Проблема Австралии Но, пожалуй, наиболее серьезной проблемой для европоцентрической концепции 26 Ergo (лат.) — следовательно. — Прим. перев.
культурного развития, в основе которой лежит гипотеза о северном маршруте исхода из Африки, является сам факт существования австралийских аборигенов, создавших свою собственную культуру пения, танца и живописи задолго до европейцев и, естественно, без какой бы то ни было помощи с их стороны. Но тогда выходцами из какого района Африки они были? Какой маршрут завел их в такую даль, на край света? Можно ли считать их ветвью того же исхода, в котором принимали участие и предки современных европейцев? И, наконец, самое главное: каким образом и почему они попали в Австралию гораздо раньше, чем предки европейцев — в Европу? Эта загадка породила целый ряд попыток объяснения. Понятно, что ответить на все эти вопросы, исходя из гипотезы об одном- единственном северном исходе из Африки в Европу, имевшем место примерно 45 тысяч лет тому назад, за которым последовало расселение человека по всему остальному миру, как то утверждает чикагский антрополог Ричард Клейн в своем классическом труде «Развитие человека», попросту невозможно. Известный зоолог, знаток Африки, художник и писатель Джонатан Кингдон идет еще дальше, доказывая , что первый, «неудачный» северный исход африканцев на Левант, имевший место около 120 тысяч лет назад, привел к расселению уцелевших мигрантов и колонизации Юго-Восточной Азии, а затем и Австралии примерно 90 тысяч лет назад. Эта версия также допускает всего один исход из Африки, и притом по северному маршруту. Крис Стрингер избрал наиболее легкий путь, утверждая, что Австралия была колонизована независимо от этого исхода и задолго до освоения Европы в результате отдельного исхода африканцев в обход Красного моря (см. рис. 1.3). Ранняя миграция в Австралию - около 40 -60 тысяч лег назад Отдельные позднейшие миграгупг в Евразию — около 20—45 тысяч лег назад Рис. 1.3
Во многом соглашаясь с Крисом Стрингером, археолог Роберт Фоули и палеонтолог Марта Лар из Кембриджского университета тоже утверждают, что цепь зеленых оазисов в Северной Африке, простиравшаяся на всем протяжении северного маршрута через Левант, имела жизненно важное значение для предков европейцев и жителей стран Леванта. Эти исследователи не испытывают никаких проблем с количеством исходов из Африки, утверждая, что в глубокой древности имело место множество больших и малых миграций, отправными точками для которых служили оазисы, разбросанные по Эфиопии и всей Северной Африке. Эта точка зрения учитывает значительный рост численности населения в самой Африке во время между- ледникой паузы, около 125 тысяч лет тому назад. Лар и Фоули полагают, что возвращение прежнего холодного и засушливого климата привело к тому, что африканский континент как бы разделился на отдельные обитаемые районы-колонии, совпадающие с границами зеленых оазисов (см. рис. 1.6), обитатели которых на протяжении последующих 50 тысяч лет были разделены непреодолимыми пустынями. Согласно схеме ЛарФоули, предки аборигенов Восточной Азии и Австралии могли быть выходцами из Эфиопии, которые, переправившись через Красное море, отправились в дальние странствия. Они могли выбрать южный маршрут и двинуться по нему в путь совершенно независимо от предков будущих европейцев. Не так давно Фоули и Лар получили «подкрепление»: ряды сторонников северного и южного исходов пополнил американский генетик Питер Андерхилл, специалист в области изучения Y-хромосомы. Он выступил с исследованием, в котором осуществил синтез генетических доисторических факторов. Все трое ученых постулировали древний исход в Австралию по южному маршруту, признавая, что основным маршрутом исхода из Африки был все же северный путь, через Суэц и Левант, в Европу и остальные регионы Азии (рис. 1.3) и что он имел место между 30 и 45 тысячами лет тому назад. Таким образом, обоснованность высказываемого многими специалистами по Евразии мнения о том, что предки европейцев были выходцами из Северной Африки, зависит от целого ряда факторов. К их числу относятся наличие достаточно обширных прибежищ-оазисов в Северной Африке и либо многочисленные разновременные миграции из Африки, либо очень ранняя протомиграция с Леванта в страны Дальнего Востока. Существует и проблема идеологического плана: это — попытка зарезервировать северный маршрут исхода только за предками будущих европейцев. Высказываясь поначалу откровенно и прямолинейно, Джонатан Кингдон утверждал, что ранний северный исход из Африки произошел около 120 тысяч лет тому назад, во время так называемой Эмианской междуледниковой паузы. Поскольку многие коридоры в пустынях Африки и Западной Азии в ту эпоху пышно зеленели буйной растительностью предполагаемые мигранты в Австралию могли без помех продвигаться все дальше на восток с Леванта до Индии. Разумеется, они могли остановиться на длительный привал зеленых районах Южной Азии, прежде чем двинуться дальше, в Юго-Восточную Азию, куда они прибыли около 90 тысяч лет тому назад. (Под термином «Южная Азия» я имею в виду те страны, расположенные между Аденом (Йеменом) и Бангладеш, которые выходят на береговую линию Индийского океана. К числу этих стран относятся Йемен, Оман, Пакистан, Индия, Шри-Ланка и Бангладеш , а также государства, расположенные на побережье Персидского залива: Саудовская Аравия, Ирак, Бейрут27, Объединенные Арабские Эмираты и Иран.) В качестве доказательства присутствия еще в глубокой древности разумного человека на Леванте Джонатан Кингдон ссылается на многочисленные орудия эпохи Среднего палеолита, найденные в Индии. Возраст некоторых из них — 163 тысячи 27 По всей вероятности, автор имел в виду не Бейрут (ибо это — не страна, а город, столица Ливана, расположенный на берегу Средиземного моря), а Бахрейн, островное государство в Персидском Заливе. — Прим. перев.
лет. Однако наиболее серьезной проблемой здесь является полное отсутствие скелетных останков человека современного типа такой древности, где бы то ни было За пределами Африки. Кингдон утверждает, что эти орудия могли быть изготовлены людьми предсовременного или архаического типа (или мапа, как он их называет), которые как раз в то самое время обитали в Восточной Азии. Понятно, что для того, чтобы попасть в Австралию, предки австралийцев должны были пересечь с запада на восток всю Азию, однако у нас нет никаких материальных доказательств того, что анатомически современные люди совершали миграции через всю Азию около 90 тысяч лет назад, не говоря уж о более ранней эпохе — 120—163 тысячи лет назад. Преграды на востоке С предложенной Кингдоном датировкой временных рамок колонизации Юго- Восточной Азии — 90—120 тысяч лет — связана и другая серьезная проблема. Если, согласно его гипотезе, первая волна миграции в Юго-Восточную Азию покинула земли Леванта несколько позже 115 тысяч лет тому назад, она, по всей вероятности, бесследно сгинула на необозримых просторах Азии. Анализ массовых миграций человека и других видов млекопитающих из Африки в Азию За последние 4 млн. лет свидетельствует о том, что, за исключением первой междуледниковой паузы, мигрантов, продвигавшихся с Леванта во внутренние районы Азии, ожидало множество труднопреодолимых препятствий. В эпохи, когда мир не был согрет благодатным теплом междуледниковой паузы, переселенцам то и дело встречались высокие горы и иссушенные зноем пустыни, служившие непреодолимыми преградами на пути на север, восток и юг от Леванта. На севере и востоке протянулась огромная горная цепь Загрос-Таурус, которая вместе с Сирийской и Аравийской пустынями изолировала Левант от Восточной Европы на севере и индийского субконтинента на юге. При обычных климатических условиях оледенения это были непроходимые гористые пустыни. Не было удобного обходного пути и на севере, где высились хребты Кавказа и шумело Каспийское море. В древности, как и во времена Марко Поло, самым удобным альтернативным путем из Восточного Средиземноморья в Юго-Восточную Азию было как можно скорее добраться до Индийского океана и далее двигаться вдоль его береговой линии. Однако к югу и востоку от Леванта простирались Сирийская и Аравийская пустыни, и единственно возможный маршрут вел из Турции через долину Тигра и далее на юг, вдоль западного склона горной гряды Загрос, до самого побережья Персидского залива (см. рис. 1.6). Однако этот маршрут, пролегавший через так называемый Плодородный Полумесяц, в периоды похолодания и засухи по окончании междуледниковых пауз также лежал через безжизненные пустыни и, естественно, был закрыт для древних мигрантов. Практическая невозможность для людей современного типа попасть из Леванта в Египет или Юго-Восточную Азию в период от 55 до 90 тысяч лет тому назад означает, что северный маршрут исхода из Африки в те времена позволял покинуть Черный континент только предкам будущих европейцев и жителей Леванта, а никак не праотцам обитателей Юго-Восточной Азии или Австралии. Между тем, как это ни странно, Европа и Левант не подвергались сколько-нибудь активной колонизации примерно до рубежа 45—50 тысяч лет тому назад, тогда как Австралия, лежавшая на другом конце света, напротив, интенсивно заселялась задолго до этой рубежной эпохи. А это означает, что для того, чтобы «зарезервировать» северный маршрут исхода только За предками европейцев, Крис Стрингер, Боб Фоули и Марта Лар должны были принять гипотезу о существовании в древности отдельных южных маршрутов, которыми воспользовались предки австралийцев и даже жителей Азии. Решить эту загадку позволяет только изучение генетической истории.
Что же говорят гены о северном маршруте исхода Все подобные гипотезы и предположения в прошлом базировались на археологических свидетельствах, состоявших из нескольких человеческих костей, датировка которых вызывала серьезные сомнения, и к тому же разделенных огромной паузой во времени. На рубеже тысячелетия вышел в свет обширный труд таких видных ученых, как Мартин Ричарде, Винсент Маколей и ХансЮрген Бандельт, посвященный генетическому отслеживанию корней современных европейцев. Этот труд полностью изменил прежние представления и позволил нам проанализировать маршрут и последствия первого исхода из Африки с гораздо более высокой точностью в пространственных и временных координатах. Данное исследование решает одновременно две задачи. Во-первых, оно подтверждает, что наиболее ранняя «экспедиция» на Левант, имевшая место предположительно около 100 тысяч лет тому назад, канула в вечность, не оставив никаких следов. Точно так же все участники и потомки первого крупного исхода людей современного типа вымерли, как и неандертальцы, около 60 тысяч лет назад, не оставив никаких генетических следов на Леванте. Во-вторых, хотя африканцы, жившие в окрестностях Сахары, оставили свои генные маркеры в генах примерно 1/8 части жителей современных общин берберов, пока что не обнаружено никаких генетических свидетельств того, что предки европейцев и жителей Леванта были выходцами из Северной Африки. Откуда мне это известно? Дело в том, что реконструкция достаточно точного генетического древа при помощи митохондриевой ДНК позволяет достичь куда большего, чем просто идентифицировать наших общих древнейших предков. На рис. 1.4 представлено митохондриевое древо, основанием ствола которого послужили многочисленные африканские кланы. Одна из ветвей этого древа (L3) протянулась очень и очень далеко, в Южную Азию (Индию). Именно от ветви L3 произошла наша азиатская Ева выходцев из Африки, многочисленные ветви-потомки которой заселили Аравию и Индию, а затем Европу и Ближний Восток. Мы можем датировать ветви на этом древе, а затем, проанализировав их географическое распределение, показать, где и когда появлялись на свет родоначальники тех или иных доисторических миграций. По большому счету, этот метод можно считать убедительным доказательством правоты гипотезы о исходе из Африки. Благодаря этому методу мы можем проследить, что древнейшая ветвь предков европейцев, обозначенная на схеме U (ее возраст — около 50 тысяч лет; см. рис. 1.4), которой я дал имя Европа — в честь знаменитой возлюбленной Зевса, возникла и сформировалась где-то неподалеку от Индии, отделившись от ветви R, которую я назвал Рохани — по ее локусу в Индии. В свою очередь, R отделилась от ветви N, которой я дал имя Насрин и которая отделилась от ветви L3 — ветви азиатской Евы выходцев из Африки. Если предки европейцев действительно были потомками неких аборигенных этнических групп из Северной Африки, таких, как берберы, и отделились от них около 45 тысяч лет назад, мы вправе надеяться отыскать древнейшие североафриканские генетические линии, отходящие прямо от основания ветви L3. Однако, если взглянуть на представителей Северной Африки, в частности — тех же берберов, которые, как считается, являются исконным аборигенным населением этого региона, мы видим прямо противоположное. Оказывается, генетические ветви жителей Северной Африки показывают, что перед нами — либо позднейшие иммигранты из других регионов, либо потомки ветвей, очень далеко отстоящих от L3. Но в Северной Африке не обнаружено никаких следов представителей ветвей, совершивших первый исход из Африки — Насрин и Рохани. Зато представителей этих ветвей можно встретить в Индии (см. рис.).
Ьм доо/щде >о Африки Мит охсждривми Ем ф Индха/Ю»м*и Алия О Восгг>чмо*вал«гски« ««гам Л/Г. /.■/ Действительно, мы видим, что Северная Африка активно Заселялась этническими группами мигрантов с юга, имеющих генетические линии, типичные для предков европейцев и жителей Леванта. Древнейшая аборигенная генетическая линия мтДНК в Северной Африке, иногда отождествляемая с берберами, датируется периодом их прибытия с Леванта, что произошло около 30 тысяч лет назад. Эта линия образует отдельную подветвь (U6 — см. рис.) клана предков европейцев и жителей Западной Евразии (Западная Евразия — термин, обозначающий Европу и страны Леванта) . На ветви U6 четко видны свидетельства исхода из Леванта или Европы, а не какого-либо окружного пути. Примерно 1/8 материнских генетических линий в Северной Африке восходит к потомкам позднейших миграций из глубинных районов Африки в окрестностях Сахары, и более половины из них — следы еще более поздних переселений народов на юг, преимущественно из Европы. Наконец, гены другого дочернего клана Евы выходцев из Африки, азиатской супергруппы М, представители которой сосредоточены в Индии, полностью отсутствуют в Европе, на Леванте и в Северной Африке. Поэтому крайне маловероятно, что Северная Африка могла послужить источником генетического материала для жителей Азии, как то утверждает схема, предложенная Джонатаном Кингдоном. Все сказанное является аргументом в поддержку точки зрения о том, что Европа и Северная Африка являлись реципиентами (восприемниками) миграций с востока. Другими словами, у нас нет доказательств в пользу того, что первый северный исход был направлен из окрестностей Сахары в Северную Африку. Он скорее
происходил в обратном направлении. А теперь давайте кратко рассмотрим, как и где именно на Востоке возникли и сформировались ветви под условными названиями «Насрин», «Рохани» и «Европа». Исход был только один Наиболее убедительный аргумент против того, что основной маршрут, по которому предки европейцев и прочих рас современных людей совершили исход с Черного континента, пролегал по Северу Африки, — это структура материнского генетического древа всех народов мира. Как показано на рис. 1.4, лишь весьма и весьма небольшой побег одной из ветвей (Ева выходцев из Африки), объединивший около полудюжины основных материнских кланов Африки, сумел выжить после того, как его представители покинули родной континент, чтобы расселиться по всему остальному миру. Именно от этой малочисленной группы и произошли впоследствии все современные расы, обитающие в мире за пределами Африки. Совершенно ясно, что если имел место только один исход, то его участники должны были избрать какой-то один из двух возможных маршрутов, по которым можно было покинуть Африку. Я лично придаю особую важность тому простому и вместе с тем уникальному факту, что в генах всех неафриканских рас и народов на нашей планете прослеживается одна-единственная африканская генетическая линия. Рис 1.5
В рамках любого исхода из Африки могла присутствовать смесь генетических линий Евы, восходящих к различным потенциальным основоположникам. То же самое можно сказать и о любой произвольно собранной группе людей. И, тем не менее, выжить смогла только одна из этих генетических линий. Этот факт позволяет допустить, сколько попыток отдельных групп совершить исход из Африки могли оказаться успешными. Допустим, изначально существовало пятнадцать различных в генетическом отношении типов или линий мтДНК, которые покинули Африку в составе группы мигрантов (их могло быть и больше, и меньше; см. рис. 1.5). Это число вполне реалистично; даже в наши дни существует именно пятнадцать материнских генетических линий, возраст которых превышает 80 тысяч лет. Эти линии можно представить в виде пятнадцати типов мраморных камешков, оказавшихся в одном мешочке. Из этих пятнадцати линий только одна, митохондриевая ветвь, спустя много поколений превратилась в Еву выходцев из Африки, то есть общую «материнскую линию» для всего остального человечества. Другими словами, уцелел всего один камешек, представляющий только один тип мрамора. Этот произвольный процесс отбора и вымирания получил название дрейфа генов, потому что первичное смешение линий как бы совершило «дрейф» в сторону одного-единственного генетического типа. Механизм, лежащий в основе дрейфа генов, достаточно прост. Время от времени некоторые материнские генетические линии отмирают, поскольку в них не остается дочерей, способных произвести на свет жизнеспособное потомство. Такое угасание и вымирание генетических линий показано на рис. 1.5. В пределах небольших изолированных этнических групп это со временем приводит к преобладанию какой-либо одной наследственной линии. В небольших группах дрейф играет огромную, решающую роль. Любопытный современный пример дрейфа генов, наблюдаемый, правда, по отцовской линии: в небольших, почти изолированных от внешнего мира, альпийских или валлийских горных деревушках через несколько поколений почти все жители оказываются обладателями одной и той же фамилии — скажем, Шмидт или Эванс — независимо от того, чем занимаются их сегодняшние носите- 28 ЛИ . Если мы возьмем две идентичные этнические группы, участвовавшие в исходе из Африки, и изолируем их в двух разных регионах (два мешочка с камешками, если продолжить нашу аналогию), через какое-то время в каждой из этих групп возобладает одна генетическая линия. Поскольку дрейф генов всегда связан с произвольным вымиранием, дрейф в обеих группах, скорее всего, не сведется к доминированию одних и тех же линий (шанс такого развития событий тоже есть, но они невелики — 1 к 15, если, разумеется, исходное число линий в обеих группах будет одинаковым). Если же мы возьмем две разные этнические группы, происходящие из разных регионов Африки (скажем, мигранты по северному и южному маршрутам; см. ниже) и жившие в разные эпохи, разделенные десятками тысяч лет, картина генетических линий в этих группах будет совершенно разной, ибо она будет отражать принципиально разные типы отбора линий африканских предков. И в данном случае вероятность выделения и преобладания одной и той же линии будет крайне мала. Не надо обладать выдающимися познаниями в области статистического анализа, чтобы понять: вероятность того, что в двух таких независимых и малочисленных группах мигрантов, совершавших свой исход в разные эпохи и двигавшихся из Африки в разных направлениях, в результате произвольного дрейфа генов может возникнуть доминирование одной и той же материнской генетической линии, исче- зающе мала. Она сравнима с вероятностью того, что в результате поочередного извлечения камешков из обоих мешочков в них в итоге останутся совершенно идентичные камешки. Но если миграций было не одна, а две, это со всей неиз- Фамилия Шмидт буквально означает «кузнец», а Эванс — «пастух-овчар» — Прим. перев.
бежностью означает, что у мигрантов из Африки должно было быть как минимум две Евы. Другими словами, гены ясно говорят нам, что если за пределами Африки выжила и сохранилась только одна митохондриевая генетическая линия, это значит, что существовала всего одна замкнутая этническая группа, которая совершила исход из Африки и стала впоследствии родоначальницей всего населения земного шара. От этой немногочисленной группы спустя множество поколений произошли и аборигены Австралии, и китайцы, и европейцы, и индусы, и полинезийцы. Но их древнейшие гены покинули Африку одновременно в той самой группе исхода . Разумеется, если принять этот унитаристский аргумент, получается, что, раз северный маршрут не мог вывести из Африки предков будущих аборигенов Австралии, логично предположить, что от этих мигрантов вообще не мог произойти никакой другой народ за пределами Африки. Но прежде чем отвергнуть северный маршрут миграции как таковой и признать реальность исхода по другому, южному маршруту, давайте хорошенько ущипнем себя и спросим: соответствует ли вся совокупность генетических фактов теории одного-единственного исхода? Самым естественным ответом будет ответ «да», особенно если обратиться к отслеживанию других генетических маркеров, помимо митохондриевой ДНК. Если рассмотреть генеалогию Y-хромосомы, нетрудно заметить, что все неафриканские народы происходят от одной-единственной, опять-таки африканской отцовской наследственной линии, которую принято обозначать Ml68. В целом ряде исследований, основанных на использовании генетических маркеров, передаваемых обоими родителями, ученые обнаружили свидетельства одного-единственного исхода из Африки. Другой весьма важный вопрос, который хотелось бы отметить здесь, — это точность датировки. Если обратиться к генетической линии африканской родоначальницы Евы выходцев из Африки, от которой произошли все неафриканские народы, нетрудно заметить, что возраст ее формирования — около 80 тысяч лет тому назад. Это не совпадает с данными датировки по археологическим и генетическим данным, согласно которым колонизация Леванта и Европы происходила гораздо позже — всего лишь около 50 тысяч лет тому назад. В отличие от весьма разветвленной структуры генетических линий в Северной Африке, в Африке существует еще один, совершенно особый район, характеризующийся невероятным многообразием генетических линий, располагающихся практически параллельно не только друг к другу, но и основанию ствола древа. Этот район — Эфиопия. Ее зеленые холмы и невысокие горы возвышаются над окрестными пустынями и засушливыми саваннами Африканского Рога29. Однако, Эфиопия расположена к юго-востоку от Сахары, буквально у самых врат южного маршрута исхода . Генетики в наши дни в спешном порядке изучают генофонд жителей Эфиопии, некоторые из которых вполне могут оказаться потомками того самого этнического ядра группы исхода, покинувшего Африку южным путем. Это вынуждает нас обратиться к рассмотрению южного маршрута. 29 В районе Африканского Рога находится не только Эфиопия, но и недавно отделившаяся от нее и ставшая самостоятельным государством Абиссиния, а также Сомали и отколовшаяся от нее Эритрея. Любопытно, что монархи Эфиопии считали себя потомками библейского царя Соломона и легендарной царицы Савской, владения которой находились на обоих берегах Красного моря, в Йемене (собственно Саба (Шеба) и в Эфиопии. В Библии есть место, прозрачно намекающее на возможность этого: «И царь Соломон дал царице Савской все, чего она желала и чего просила, сверх того, что подарил ей царь Соломон своими руками. И отправилась она обратно в свою Землю». (3 Цар. 10:13) Таким образом, Эфиопия и в библейские времена сохраняла свою древнюю роль «накопителя генетического материала». Показательно, что именно там, в крипте христианского собора в столице Эфиопии, по преданию, хранятся единственные сохранившиеся фрагменты Моисеева ковчега Завета. — Прим. перев.
Южный маршрут Чтобы лучше понять перемены «коридоров» (т.е. маршрутов) исхода, по которым прошли потенциальные эмигранты из Африки, нам придется вернуться далеко назад, к первым людям, дерзнувшим покинуть Черный континент. Многие миллионы лет назад, когда древнейший суперконтинент Пангея находился в процессе активного распада, от него откололась Африка, причем на месте разлома образовалась глубокая трещина в земной коре. Эта громадная трещина в земной коре связана с обширной системой бесчисленных ущелий и долин в Восточной Африке. Наиболее заметное следствие такого разлома — глубокая пропасть, образовавшаяся между Африкой и Аравийским полуостровом и более известная как Красное море. К северу от Красного моря находится Суэцкий перешеек, а у южной его оконечности — узкий перешеек шириной 25 км, лежащий на глубине 137 м ниже уровня моря. Он известен под названием Врата Скорби (Бабаль-Мандаб) и образован многочисленными рифами (см. ниже). Около 2 млн. лет тому назад Африка еще соединялась с Аравийским полуостровом, и на месте нынешнего пролива лежала суша. Многие виды млекопитающих, обитавших в Африке и Евразии, могли без всякого труда мигрировать между Африкой и Аравией, как у северной, так и у южной оконечности будущего Красного моря. В ту эпоху Африка удалялась от Евразии со скоростью примерно 15 мм в год, постепенно обнажая перешеек и столь же неспешно закрывая южные врата Африки. Вверху - Красное море. Внизу - Врата Скорби, где 80 тыс. лет тому назад имел место исход из Африки. Пангея (греч.) — букв. «ВсеЗемля». — Прим. перев.
Сравнительно недавние находки свидетельствуют о том, что в числе последних видов млекопитающих, совершивших исход из Африки еще до того, как Врата Скорби были окончательно затоплены и навсегда закрылись, оказались другие наши кузены — представители вида Homo erectus, которые унесли с собой свои простейшие каменные орудия. В ту эпоху, пока и северные, и южные врата Африки еще были открыты, наши кузены быстро расселились в восточном направлении, направившись в Юго-Восточную Азию через Индию и на север, через земли Леванта, где около 1,8 млн. лет назад достигли Кавказа. Затопление Врат Скорби водами океана стало далеко не единственной преградой, возникшей на пути миграций млекопитающих и человека в Азию. Здесь уместно вспомнить как минимум еще две таких преграды. Первая из них, уже упоминавшаяся выше, представляла собой длинную горную гряду — так называемую цепь За- грос-Таурус. Эти молодые горы появились на поверхности Земли в предшествующие несколько миллионов лет, практически одновременно с Гималаями. Этот каменный барьер, протянувшийся от современной Турции на западе до Ирана на востоке, служил практически непреодолимым препятствием на пути из стран Леванта в Индию, Пакистан и на Дальний Восток еще с тех пор, как люди современного типа впервые покинули просторы Африки. Второй сухопутный барьер отделил северные врата Африки от южных (см. рис. 1.6). В наши дни он носит название Аравийской пустыни, или, выражаясь более мрачным языком, «пустой стороны света». Одно из самых засушливых мест на нашей планете, Аравийская пустыня резко расширила свою площадь, заняв практически весь Аравийский полуостров к тому моменту, когда нынешняя ледниковая эпоха, плейстоцен, резко заявила о себе. Произошло это около 2 млн. лет тому назад. Ледниковая эпоха обычно означает, что климат становится холоднее и с поверхности океана испаряется значительно меньше влаги, а это, в свою очередь, приводит к тому, что в полосе пустынь начинает выпадать гораздо меньше осадков. Во время одного из самых суровых ледниковых периодов, подобных тому, который человечество пережило около 18 тысяч лет назад, громадные массы воды оказываются как бы законсервированными в приполярных ледяных панцирях, толщина которых может составлять более километра. Во время ледникового максимума уровень океана значительно понизился, в результате чего нормальная циркуляция водных масс между Индийским океаном и Красным морем практически прекратилась. За последние 200 тысяч лет, уже во время существования на Земле человека современного типа, были два кратких периода, когда Красное море сильно мелело31 и превращалось в активно испаряющееся соленое озеро. Подавляющее большинство видов планктона погибло. И хотя Красное море становилось почти безжизненным, в его устье все же оставался очень узкий, шириной в несколько километров, водный канал, разделенный на множество рукавов рифами и островками. Эти периоды сильного оледенения, словно оазисы в Сахаре, были довольно редкими и непродолжительными И когда они наступали, в среднем через каждые 100 тысяч лет за последние 2 млн. лет, жители Африки могли легко покинуть родной континент по южному маршруту, переправившись через узкое устье Красного моря на примитивных плотах, используя островки в качестве перевалочных пунктов (Разумеется, другие крупные млекопитающие не могли использовать плоты). Видимо, память об этом — хотя бы на уровне архетипа — сохранилась в сознании древних народов этого региона. Ср. Знаменитый эпизод из Библии, когда по молитве пророка Моисея воды Красного (Черного) моря расступились, и пророк вывел свой народ из Египта по дну моря на другой берег. «И простер Моисей руку свою на море, и гнал господь море сильным восточным ветром всю ночь, и сделал море сушею; и расступились воды. И пошли сыны ИЗраилевы среди моря по суше: воды же были им стеною по правую и по левую сторону». (Исх 14 21 —22) — Прим. перев.
Но для мигрантов, которым удавалось переправиться на азиатский берег, Аравийский полуостров не выглядел особо привлекательным пристанищем, ибо в периоды активного наступления ледника там всегда царила невыносимая засуха. Впрочем, и там, особенно на Йеменском нагорье в районе Адена, тоже встречались редкие оазисы и островки зелени. К тому же на южном побережье Аравийского полуострова чувствовалось благотворное влияние муссонов32. Таким образом, За последние 2 млн. лет люди могли, как минимум трижды переправиться из Африки в Азию по этому южному маршруту . После того, как люди около 2 млн. лет тому назад впервые перебрались на азиатский берег, врата полосы пустынь, отделявшие Европу и Средний Восток от Центральной и Южной Азии, надолго закрылись. Мигранты, совершившие исход из Африки по южному маршруту, могли попасть в Индию только кружным путем, продвигаясь вдоль побережья, а тем, кто предпочел северный маршрут, оставалось направиться сперва на Левант, а затем на Кавказ и далее в Европу. Все эти преграды и препятствия на пути миграции древних людей в Азию и обусловили причудливый характер колонизации человеком остальных континентов нашей планеты. Когда в Африке появился новый вариант генов Homo, некоторые туземные племена во время очередной теплой междуледниковой паузы могли предпочесть северный маршрут исхода, тогда как другие уже в эпоху сильного оледенения могли выбрать южный маршрут. Первые люди, избравшие северный маршрут во время междуледниковой паузы, наступившей около 1,8 млн. лет тому назад, достигли урочища Дманиси в Грузии. По внешнему облику они, видимо, были еще весьма близки к виду Homo habilis, древнейшему и более примитивному африканскому виду, чем его восточно-азиатский современник — вид Homo erectus. И где-то на полпути между ранним африканским видом Homo erectus (Homo ergaster) и Homo habilis возник особый вид, так называемый Homo georgicus33. Это параллельное освоение новых территорий людьми двух разных древнейших видов, протекавшее по различным маршрутам, является серьезным аргументом в поддержку гипотезы о том, что исходы человека из Африки по южному маршруту, имевшие место еще до того, как он оказался окончательно закрытым, объясняются скорее чисто географическими возможностями, доступными тогда для любых африканских млекопитающих, чем некими гипотетическими особенностями эволюции Homo erectus, как считалось прежде. Вид, останки которого были найдены в Дманиси, давно вымер на Кавказе и Леванте в результате резкого похолодания. Как мы уже знаем, подобная же трагическая участь постигла людей и спустя 2 млн. лет, после так называемой Эмиан- ской междуледниковой паузы. Когда на землях Леванта несколько тысячелетий назад началась страшная засуха, людям, жившим в районе Дманиси, не удалось спастись ни на севере, ни на юге, ни на востоке, и они вымерли все до единого. На смену им пришли новые мигранты, представители вида Homo heidelbergensis, потомки которых оказались более удачливыми «колонизаторами» Европы, заселение которой, по всей видимости, происходило в три этапа за последние 800 тысяч лет. Последняя из таких миграций с севера, видимо, имела место примерно 250 тысяч лет тому назад. К тому времени у африканских представителей вида Homo, хотя они по-прежнему имели густые брови и надбровные дуги, развился значительно более крупный мозг, и они начали делать более сложные и эффективные орудия эпохи Среднего палеолита. Фоули и Лар называют предка этих последних выходцев из Африки Homo helmei. Эти исследователи утверждают, что Homo helmei, перебравшись в Европу, эволюционировал, став нашим основным и ближай- В сочинениях античных (греческих и римских) географов часто говорится, что Аравия делилась на три климатические Зоны «Аравию счастливую», «Аравию каменистую» и «Аравию пустынную» — Прим перев. 33 Homo georgicus (лат.) — букв, «грузинский человек» — Прим. перев.
шим сородичем — Homo neanderthalensis. Примерно за такой же период (а именно 160—800 тысяч лет) произошло приблизительно столько же массовых миграций предков современного человека на Дальний Восток. Эти азиаты, обладатели крупного мозга, были очень близки, хотя и не абсолютно идентичны своим сородичам из Европы. Подобно тому, как благодаря миграции в Европу у неандертальцев развился очень большой мозг, позднейшие миграции из Африки, имевшие место около 200 тысяч лет тому назад, также могли способствовать появлению видов с большим объемом мозга, таких, как черепа ма- ба и дали, найденные в Китае34, а возможно, и череп «Мадлен», обнаруженный на Яве. Мы можем даже, хотя и весьма приблизительно, датировать последнюю из миграций из Африки по южному маршруту эпохой до появления человека современного вида. Долина Нармада в центральной Индии была родиной архаического вида человека, череп которого с трудом поддается датировке, однако есть все основания считать, что люди этого вида жили более 150 тысяч лет тому назад. И хотя от той эпохи до нас дошло крайне мало ископаемых останков людей предсовременного вида, Индия буквально изобилует находками древнейших каменных артефактов, созданных ими. Наиболее ранние из них, орудия так называемой ашолийской культуры (Нижний палеолит), найденные в Индии, можно приближенно датировать эпохой от 160 до 670 тысяч лет тому назад, тогда как орудия Среднего палеолита были занесены из Африки в Индию в конце этого периода, то есть около 160 тысяч лет тому назад. Это свидетельствует о том, что последние переселения людей предсовременного типа из Африки могли иметь место примерно 160 тысяч лет назад, во время засушливого ледникового периода, на заре человечества современного типа. Следы окончательного перехода от орудий Среднего палеолита к орудиям Верхнего палеолита можно встретить как в Центральной Нармада, так и в бассейне реки Средней Сон в северной Индии. Находки таких орудий связаны со слоями вулканического пепла, образовавшимися в результате грандиозного взрыва вулкана Тоба на острове Суматра, происшедшего около 74 тысяч лет тому назад. Это свидетельствует о радикальных технико-культурных переменах, происшедших примерно в то же время. Что касается орудий Верхнего палеолита, то они явились отличительной особенностью первых людей современного типа, прибывших на Левант и в Европу, что произошло примерно на 25—30 тысяч лет позже. Ногам холодно? Южный маршрут, пролегавший через Красное море, становившийся более доступным, когда на Земле наступало очередное оледенение, в известной мере служит аргументом в пользу наших собственных воззрений на исход из Африки. По моему мнению, это произошло не во время особенно теплой Эмианской междуледниковой паузы, наступившей около 125 тысяч лет тому назад, а примерно на 45 тысяч лет позже, уже на пороге длительной ледниковой эпохи. Если мы тщательно проанализируем свидетельства этой древней миграции и попытаемся сузить и уточнить ее датировку, перед нами возникают три очевидных, взаимосвязанных между собой вопроса: ради чего мы (то есть наши далекие предки) переправились через Красное море, когда именно это произошло и почему мы не сделали этого прежде. Ответ на последний из этих вопросов (почему же мы так долго выжидали, преж- Приводимое резюме носит весьма упрощенный характер. Конкретные детали родственных отношений , названия и датировки этих позднейших видов человека, обладавших большим мозгом и живших между 130 и 500 тысячами лет тому назад, по-прежнему являются предметом дебатов. Самое важное Заключается в том, что хотя древние люди внешне выглядели иначе и были более сильными, чем люди современного типа, они имели практически такой же объем мозга, как и мы, и были похожи на нас куда больше, чем гоминиды предшествующих видов.
де чем во время очередного ледникового периода совершить совсем небольшой — каких-нибудь 11 км — переход через море? Ведь даже устья многих великих рек имели куда большую ширину) будет, пожалуй, наиболее показательным. Мы, люди, существа не только волевые, агрессивные и нетерпеливые, но и изобретательные и отважные. Нам и в голову не пришло бы устраивать массовые экспедиции на другие планеты или хотя бы отправиться за море, на другой континент, если нас не устраивает тамошний климат, о котором мы знаем по донесениям разведчиков. Мы непременно захотели бы убедиться в том, есть ли у нас шансы выжить на обратном пути, если нам придется возвращаться обратно. Реконструкция поэтапного продвижения предков полинезийцев по островам Тихого океана за последние несколько тысяч лет способна поведать нам массу интересного. Судя по тому, как быстро люди современного типа расселились вдоль побережья Индийского океана и достигли Австралии, предки современных азиатов вполне могли воспользоваться примитивными плотами или лодками, чтобы много раз пересечь узкий пролив в устье Красного моря за те 70 тысяч лет, которые их предки провели в Восточной Африке. Что же им мешало? Что их останавливало? Ответ очевиден: по всей вероятности, на противоположном берегу пролива уже жили другие племена, о существовании которых могли узнать разведчики мигрантов. Очевидно, эти существа были не людьми современного типа, а их ближайшими сородичами — представителями азиатской ветви потомков африканского вида Homo helmei. В пользу этой гипотезы говорят найденные в Индии артефакты и останки, о которых мы уже упоминали, а также многочисленные орудия эпохи Среднего палеолита, встречающиеся по другую сторону моря — в Йемене и на юге Аравийского полуострова. В одной из последних книг о происхождении человека использована сцена соседства многих видов, взятая из знаменитого фильма «Звездные войны». Это было сделано ради того, чтобы подчеркнуть, что за несколько десятков тысяч лет до появления на Земле людей современного типа на ней уже жило немало видов человека, мирно сосуществовавших на нашей планете на протяжении длительных исторических эпох, не вступая в соперничество и не истребляя друг друга. Однако это скорее объясняется тем фактом, что представители каждого из этих подвидов обитали на отдельных континентах и островках, а не тем, что они по природе были добрыми соседями. Когда представители различных видов человека предпринимали попытки поделить между собой тот или иной континент, результатом этого обычно становилось быстрое сокращение численности какого-либо вида. Находки человеческих окамене- лостей в Африке показывают, что появление человека современного типа ознаменовалось быстрым исчезновением наших прародителей — представителей вида Homo helmei — на той же территории. Останки последних из них датируются около 130 тысяч лет тому назад. Нам остается лишь гадать, явилось ли практически полное исчезновение всех африканских гоминидов во время крайне холодного и засушливого периода около 140—190 тысяч лет тому назад простым совпадением с появлением людей современного типа, оставшихся вскоре единственным видом человека на Земле, или же эти новички попросту провели «зачистку» Африки от бедных Homo helmei. Однако наши предположения основаны на печальном опыте совсем недавних попыток и кровавых актов геноцида, имевших место в Тасмании, Германии, Руанде и на Балканах. Уничтожение коренных жителей Тасмании, происходившее в XIX в. , явилось единственным примером полного расового уничтожения, предпринятого в рамках кампании по истреблению целого народа, и происходило сравнительно быстро, по всей вероятности — в связи с тем, что жертвы цивилизованных варваров были окружены со всех сторон и просто не могли спастись бегством с острова, ставшего их огромной братской могилой. Таким образом, судя по современным историческим свидетельствам, мы, люди, готовы и способны
без колебания уничтожать своих соседей — собратьев по роду человеческому. А раз так, есть все основания полагать, что за несколько тысяч лет наши предки могли преспокойно истребить всех представителей других видов человека на всем континенте. Первые шаги переселенцев на новом континенте обычно оказывались самыми трудными. Необычайно успешная доисторическая экспансия из Юго-Восточной Азии, в процессе которой предки современных полинезийцев расселились по островам Индийско-Тихоокеанского региона, дает нам некоторое представление о том, как протекали вторжения на новые территории. Хотя аборигены-полинезийцы обладали превосходными навыками судоходства и кораблестроения, о чем свидетельствовал еще знаменитый капитан Джеймс Кук, они неизменно избегали высаживаться на островах, где, как им было известно, существовало значительное туземное население. В тех случаях, когда в ходе длительных плаваний им не оставалось ничего другого, кроме как совершить вынужденную высадку на земле «дружественного» острова, например, на побережье большого и густонаселенного острова Новая Гвинея, они много тысячелетий спустя после великих древних миграций по- прежнему устраивали свои колонии в буквальном смысле слова «на прибрежной полосе»36. И лишь в последние 500 лет небольшие отряды захватчиков, обладающие более совершенным вооружением и боевой техникой, стали совершать заокеанские плавания и высаживаться на новом, давно и густо населенном континенте37. Став единственным выжившим видом, люди современного типа около 130 тысяч лет тому назад сделались безраздельными хозяевами Африканского континента. Если, что вполне вероятно, древнейшие обитатели Восточной Африки современного типа знали, что на противоположном берегу Красного моря, в Йемене, живут их соседи — люди архаического типа, с тяжелыми надбровными дугами, не уступающие им в силе и сноровке, они могли счесть, что с них вполне достаточно и доминирующего положения в родной Африке и что благоразумная осмотрительность — неотъемлемая составляющая доблести. Нам очень хотелось бы узнать, чего, собственно, ждали обитатели африканского берега Красного моря, но это станет возможно лишь тогда, когда будет проведено детальное и всестороннее исследование останков и артефактов представителей палеолитического населения Йемена. Однако результаты одних из первых раскопок, проведенных под руководством кембриджского археолога Гертруды Кэйтон-Томпсон, со всей очевидностью показали, что люди жили в Йемене уже в эпоху палеолита. Пора в путь В последние годы было проведено немало исследований, результаты которых позволили лучше понять образ жизни «обитателей прибрежной полосы», который можно считать одним из побудительных мотивов, заставивших африканцев современного типа покинуть родной континент и двинуться в дальний путь вдоль побережья В «Артхашастре», раннесредневековом индийском трактате, посвященном основам политики, настойчиво проводится мысль о том, что естественными врагами государства являются его соседи — страны, с которыми у него есть общая граница, а союзниками — страны, не имеющие с ним общей границы, но граничащие с его соседями. — Прим. перев. 36 Ну, кому же хочется быть съеденным. 37 Автор имеет в виду прежде всего испанских и португальских конкистадоров, которые, начиная с конца XV в., стали совершать плавания в Америку и Африку. Однако нападения боевых дружин на густонаселенные прибрежные районы имели место и гораздо раньше, причем в самой Европе. Достаточно вспомнить грозные рейды викингов, пик экспансии которых пришелся на VIII—IX вв. Суровые варяги, наводившие ужас на жителей приморских Земель от Балтики до Испании, от Мальты до Византии, плавали к берегам Гренландии и Ньюфаундленда, а один из их конунгов, легендарный Эрик Рыжий, открыл Северную Америку Задолго до Колумба, в X в. Кстати, свои опорные пункты и крепости викинги, как и полинезийцы, неизменно строили на береговой полосе, мысах и прибрежных островках, чтобы в любую минуту иметь возможность выйти в море. — Прим. перев.
Индийского океана (см. рис. 1.6). На протяжении львиной доли времени из тех 2 млн. лет, которые человек существует на Земле, люди просто бродили по просторам саванн, ведя мало примечательный образ жизни охотников и собирателей. Подобно современным обитателям пустыни Калахари на юге Африки, они быстро поняли выгоды совместной охоты и собирательства, благодаря которому их пищевой рацион пополняли всевозможные съедобные коренья, плоды и листья растений. Когда во время длиннейшей ледниковой эпохи, наступившей примерно 130—190 тысяч лет тому назад, площади саванн начали быстро сокращаться, кому-нибудь из мудрецов древних людей могла прийти в голову мысль попробовать употреблять в пищу моллюсков и всевозможные виды морепродуктов, которые можно подобрать прямо на берегу. Таким образом, вполне возможно, что собирательство на прибрежной полосе начало активно развиваться в еще более ранние эпохи, но, поскольку древние прибрежные пространства давно ушли под воду, мы этого уже никогда не узнаем. Такая диета, богатая белком, весьма благотворна для умственного развития, да и добыть эти продукты куда проще, чем охотясь на крупных млекопитающих. Итак, прибрежные лакомства имели немалое преимущество перед прочими видами пищи, будучи доступными даже тогда, когда климат и почва в саваннах становились совсем засушливыми в результате очередного ледникового периода. И, тем не менее, получить материальные доказательства собирательства на прибрежной полосе неожиданно легко, поскольку люди обычно оставляли после себя характерные груды пустых (расколотых) раковин от моллюсков. Однако возникает проблема: как установить, как давно образовались эти груды раковин? Дело в том, что груды раковин обычно находят несколько выше уровня кромки моря во время прилива, тогда как на протяжении большей части последних 200 тысяч лет уровень моря был на много метров ниже современного. Это означает, что у нас есть все основания ожидать, что подавляющее большинство древнейших груд раковин моллюсков бесследно исчезли, за исключением тех, что образовались, когда уровень моря был необычайно высоким, например, во время теплых междуледниковых пауз типа той, что имела место около 125 тысяч лет назад. 60 тысяч лет назад по прибрежной полосе Испании и Италии бродили неандертальцы, кормившиеся собирательством, и вполне возможно, что они занесли этот обычай с собой из Африки. Вплоть до недавнего времени наиболее ранние свидетельства практики собирательства на прибрежной полосе были обнаружены в устье реки Класис в Южной Африке; их возраст — от 100 до 115 тысяч лет. Однако в 2000 г. новые доказательства собирательства на прибрежной полосе были обнаружены в Абдуре (см. ниже), на западном побережье Эритреи в Красном море, к северу от Врат Скорби. В открытой там стоянке древнего человека, находящейся на самом берегу, возраст которой — около 125 тысяч лет, были обнаружены раздробленные кости крупных млекопитающих, что свидетельствует о смешанном рационе питания древних людей. Орудия, в числе которых оказался и нож из вулканического стекла — обсидиана, практически наверняка были сделаны руками людей современного типа. Огромный интерес, который вызвала эта уникальная находка на берегу Красного моря, объясняется двумя факторами: во-первых, она является наиболее древним во всем мире свидетельством собирательства на прибрежной полосе, а во-вторых, она расположена совсем близко от крайней точки южного маршрута исхода из Африки. Оба эти фактора хорошо вписываются в весьма заманчивую гипотезу, которую можно назвать «поход собирателей в Австралию». В ней мы имеем вполне правдоподобную историю о собирателях на прибрежной полосе, которые задерживались на одном участке до тех пор, пока берег не мог больше их прокормить, а затем перебирались на следующий необжитый участок, потом — на следующий и так далее. Благодаря подобному способу миграции передовые группы мигрантов , переправившиеся через Красное море, могли продвигаться все дальше и дальше по кромке береговой полосы Индийского океана, «проедая» себе путь на
восток, и через каких-нибудь 10 тысяч лет добраться до Индонезии. Низкий уровень моря, установившийся в ту эпоху, вполне мог позволить им совершить сухопутную прогулку из Адена до Явы, а оттуда, перебираясь с острова на остров, попасть в Австралию, где на древнейших стоянках аборигенов археологи находят точно такие же груды пустых раковин. Первый в мире «устричный бар» был обнаружен в Абдуре, Эритрея, на рифе, возраст которого 125 тыс. лет. На фото хорошо виды окаменелые остатки мяса устриц и обсидиановые орудия. Я абсолютно уверен, что эта гипотеза о раннем заселении Австралии в принципе соответствует действительности, но даты нуждаются в уточнении. Это объясняется не только археологическими находками, но и показаниями молекулярных часов на генетическом древе всех народов и рас, заселивших Евразию. Если, следуя этой гипотезе о «походе собирателей в Австралию», предположить, что источником заселения Австралии и всего остального мира были группы мигрантов, покинувшие Африку в результате одного-единственного исхода, мы можем с достаточно высокой надежностью прогнозировать последовательность этапов и даты ко- 38 лонизации en route в Индию и Юго-Восточную Азию, а также на параллельном маршруте в Новую Гвинею. Эти прогнозы и станут критерием оценки достоверности гипотезы. Когда и ради чего мы покинули Африку? Одна из принципиальных проблем, связанных с так называемыми генетическими молекулярными часами, заключается в том, что мы вынуждены учитывать довольно широкие рамки погрешностей. Таким образом, хотя мы можем быть вполне уверены, что генетическое древо свидетельствует о том, что успешный исход был всего один, приблизительные данные генетической датировки показывают, что это могло произойти где-то между 70 тысяч и 95 тысячами лет тому назад. Таким образом, получается, что наши восточно-африканские предки собирали груды пустых раковин на западном берегу Красного моря целых 55 тысяч лет (начиная с условной даты 125 тысяч лет тому назад), прежде чем решиться отправиться в дальний путь. Прежде чем приступить к поиску археологических свидетельств такого исхода, En route (франц.) — на пути. — Прим. перев.
весьма полезно попытаться определить, каковы же были климатические условия и влажность в ту доисторическую эпоху развития человечества. Не могло ли продолжительное усугубление ледниковой ситуации вызвать понижение уровня моря у Врат Скорби до такой степени, что наши предки могли преспокойно перейти на другой берег по рифам, поднимающимся со дна? Усиление засушливости климата на побережье Восточной Африки могло повлечь за собой резкое сокращение запасов и источников питьевой воды, а также радикально изменить муссонный характер климата на побережье южного Йемена и сделать эти места более привлекательными для жизни собирателей на прибрежной полосе. Кроме того, переход вброд через Красное море, к берегам Аравии, мог помочь мигрантам избавиться от последних страхов перед незнакомыми соседями. Впрочем, не исключено, что последние, не обладая навыками и пищевым универсализмом собирателей, могли покинуть Аравию из-за засухи и постоянной нехватки воды. Несмотря на соблазнительность библейских аллюзий при подобном сценарии развития событий, основная проблема, связанная с возможным сухопутным исходом через устье Красного моря, предположительно имевшим место около 60—90 тысяч лет тому назад, заключается в том, что данные океанографии решительно отвергают возможность того, что морское дно в районе Врат Скорби могло полностью пересохнуть в недавнем историческом прошлом. Такие климатические аномалии за последние полмиллиона лет имели место по меньшей мере трижды: 440 тысяч лет тому назад, 140 тысяч лет тому назад и, наконец, во время последнего ледникового максимума — около 18 тысяч лет тому назад. Во время ледниковых периодов пролив в устье Красного моря был гораздо уже, что позволяло мигрантам без особого труда перебираться с островка на островок по отмелям и коралловым рифам у островов Ханишаль-Кубра у северной оконечности перешейка. Как мы уже знаем, это — тот самый путь, по которому, по всей вероятности, некогда прошел Homo erectus, предок будущих обитателей Азии, и для наших предков-первопроходцев не представляло особых проблем за какие- нибудь несколько тысяч лет достичь берегов Австралии. Однако, хотя это и не коснулось Красного моря, в эпоху первого исхода из Африки действительно имело место сильное похолодание климата. Замеры, выполненные на ледяной «шапке» Гренландии, показали, что второе по интенсивности похолодание за последние 100 тысяч лет имело место между 60 и 80 тысячами лет тому назад. В период максимальной интенсивности, около 70 тысяч лет тому назад, это оледенение привело к тому, что уровень Мирового океана находился примерно на 80 м ниже современной отметки.. Способ, посредством которого этот минимальный уровень, как его обычно называют, удалось измерить в Красном море, явился неожиданным ключом к тому, что могло послужить для древних людей стимулом, побудившим их отправиться в путь Океанографы могут определять максимальные уровни Мирового океана в междуледниковых паузах, изучая рост коралловых рифов. Минимальные же уровни океана, возникающие в периоды ледниковых максимумов, выявить гораздо труднее Илко Ролинг, специалист-океанограф из Саутгемптонского университета, похоже, нашел способ, позволяющий решить эту проблему применительно к Красному морю. Ролинг замерял уровни планктона в Красном море в доисторические эпохи. Он установил, что в период ледникового максимума Врата Скорби в устье моря, образно говоря, закрывались, и Красное море оказывалось изолированным от Индийского океана. Интенсивное испарение влекло за собой быстрое повышение солености моря, в результате чего основная масса планктона, служившего основанием цепи питания обитателей моря, гибла. В междуледниковых же паузах, типа той, которую мы переживаем теперь, высокий уровень океана позволял Красному морю растворять и вымывать излишек солей, в результате чего жизнь вновь возвращалась в его сонные воды. Но минимальный уровень океана, аналогичный тому, что имел место около 70 тысяч лет тому назад, не мог полностью заблокировать устье Красного
моря, и поэтому планктон в нем хотя и сильно пострадал, однако не исчез полностью. Низкий уровень численности планктона в морских отложениях позволил Ролингу подтвердить прежние оценки снижения уровня Мирового океана в ту эпоху. Напомним, такое снижение достигало 80 м по сравнению с современным уровнем. Массовая гибель планктона усугублялась резким снижением содержания кислорода в морской воде и высокими температурами самой воды на отмелях и мелководных участках, таких, как отмели у берегов Абдура в Эритрее, возле устья Красного моря. А низкие уровни планктона в Красном море, в свою очередь, могли повлиять на шансы выжить и вообще на успех миграции собирателей на прибрежной полосе. Что же касается побережья Аденского залива и Йемена на другом берегу моря, то для них, наоборот, характерны насыщенные кислородом и богатые планктоном воды, приносимые течениями Индийского океана. Другими словами, на южном берегу Аравийского полуострова условия жизни для собирателей, бродивших вдоль кромки воды, были, по всей вероятности, поистине превосходными. Итак, острая нехватка источников пищи на западном побережье Красного моря, заманчивые южные берега Аденского залива и прохладный, влажный климат Йеменского нагорья, способного послужить прибежищем для мигрантов, и стали теми факторами, которые побудили наших предков отправиться в путь. Остается ответить на вопрос: когда это произошло? Выжидали ли они момента, когда прокормиться собирательством на прибрежной полосе стало больше невозможно (это могло случиться около 70 тысяч лет тому назад), или же отправились в дальнее странствие гораздо раньше, когда ситуация с питанием еще только начинала ухудшаться? Уровни планктона в Красном море могут ответить и на этот вопрос. Дело в том, что количество планктона зависело от уровня океана не только в районе Врат Скорби. Изменения розы ветров у северо-восточных муссонов ознаменовали собой максимум оледенения и повлияли на содержание кислорода и уровни испарения вод Красного моря. Один из видов планктона, особенно чувствительный к этим изменениям, начал активно вымирать примерно 80 тысяч лет тому назад. Быть может, это — след, оставленный нашими предками-собирателями на их долгом пути? Свидетельства другой крупнейшей климатической катастрофы, имевшей место в эпоху, когда уровень океана был очень низким, были получены в пробах грунта из скважин, просверленных в дне Персидского залива. Этой катастрофой было извержение вулкана Тоба на острове Суматра, происшедшее около 74 тысяч лет тому назад. Извержение это, по праву считающееся самым мощным за последние 2 млн. лет, представляло собой колоссальный взрыв, последствием которого стала долгая «ядерная зима». Грандиозный выброс вулканического пепла, направленный в основном на северо-запад, накрыл Индию, Пакистан и весь регион Персидского залива, усеяв громадные территории слоем пепла толщиной от 1 до 3 м. Если наши предки покинули Африку около 80 тысяч лет тому назад, их потомки спустя 6 тысяч лет наверняка испытали на себе последствия извержения вулкана Тоба на Суматре, ибо собиратели, продвигавшиеся вдоль прибрежной полосы Индийского океана, неизбежно должны были оказаться в зоне самого грандиозного выпадения вулканического пепла за всю историю человечества. Поэтому извержение вулкана Тоба является уникальной временной вехой, поскольку пепел, усеявший громадные территории Южной Азии, поддается достаточно точной датировке, особенно когда удается обнаружить его нетронутый слой. Малазийский археолог Зуранина Маджид провел специальное исследование материальных остатков культуры, созданной людьми современного типа, в лесистой долине в штате Перак, неподалеку от Пенанга. Возраст древнейшей традиции эпохи палеолита, известной под названием культуры Кота-Тампан, насчитывает как минимум несколько десятков тысячелетий. На одной из стоянок найдены орудия, буквально утопающие в слое вулканического пепла из вулкана Тоба. Если прича-
стность человека современного типа к созданию этих орудий подтвердится, это будет означать, что люди современного типа обитали в ЮгоВосточной Азии еще до извержения вулкана Тоба, то есть более 74 тысяч лет тому назад. А это, в свою очередь, делает вполне реальной датировку исхода — 80 тысяч лет тому назад. Генетические и прочие свидетельства присутствия человека в Австралии около 70 тысяч лет тому назад также говорят в пользу этой версии. Извержение вулкана Тоба накрыло Индийский субконтинент толстым слоем пепла. Трудно представить, как первые переселенцы в Индию вообще смогли пережить столь страшную катастрофу. Таким образом, мы вправе предположить, что в результате нее все обитатели обширных территорий между Восточной и Западной Азией погибли. И действительно, резкое разграничение, или «борозда», между востоком и западом четко прослеживается на генетическом древе. Но как подобная ранняя датировка исхода соотносится с генетическими данными? Вполне возможно, что это — наиболее противоречивая и загадочная эпоха в истории человечества. Краткий ответ заключается в том, что генетические данные и расположение ветвей древа хорошо согласуются с ранней датировкой исхода (см. главы 3 и 4) . Это позволяет также дать ответ на вопрос о происхождении европейцев, затронутый мною раньше: как могло получиться, что Европа была заселена лишь около 50 тысяч лет тому назад, но ее население происходит от того же общего предка, что и жители Австралии и Азии. Первые азиатские кланы Адама и Евы Как мы убедились выше, небольшое число кланов-родоначальников Евы, выходцев из Африки, обосновались в Йемене и оказались изолированными от африканского побережья. Через много поколений все генетические линии свелись к одной- единственной митохондриевой линии Евы выходцев из Африки, известной также под сухим техническим индексом L3. От L3 вскоре произошли два дочерних клана по женской линии: Насрин (N) и сестринский ему клан Манью (М) (см. рис. 1.4). Наиболее древнее и разветвленное семейство потомков Манью обнаружено в Индии, тогда как Насрин, в свою очередь, стала единой праматерью всех европейцев. Дело в том, что дочерей (то есть потомков по женской линии) Манью в Западной Евразии практически нет. Любопытно, что в наши дни потомков Насрин и Манью можно встретить на земном шаре практически всюду, за исключением Западной Евразии. Этот факт сам по себе свидетельствует о том, что наследственные генетические линии практически всех коренных жителей Австралии, Америки, Сибири, Исландии, Европы, Китая и Индии восходят к одной-единственной линии потомков выходцев из Африки. Он свидетельствует, что в древности имел место всего один исход. После исхода уникальные африканские наследственные признаки ветви L3 подверглись дрейфу генов и были утрачены за исключением малочисленных локальных групп. В итоге остались только Насрин и Манью и их потомки по женской линии. Таким образом, мы можем проследить родословные практически любого жителя Земли, за исключением африканцев, стоящего в очереди у кассы ма- газина где-нибудь во Внешней Монголии , Алис-Спрингс или Чикаго вплоть до древнейшей группы, совершившей исход из Африки. Правда, существует несколько исключений, как обычно, подтверждающих прави- Внешняя Монголия — Монголия в общепринятом смысле, МНР. Термин «Внешняя» Заимствован из китайского и представляет собой дань китае-центристскому менталитету чиновников Поднебесной Дело в том, что на севере Китая находится так называемая Внутренняя Монголия — автономный район в составе КНР, расположенный по южную, имперскую сторону Великой Китайской стены Собственно же Монголия, лежащая к северу от стены, издавна именуется Внешней. Этот термин использовался даже тогда, когда в самом Китае правила монгольская династия чингизидов — Юань (1279—1368). — Прим. перев.
ло. Одно из них — ветвь U6 (уже упоминавшаяся выше), представители которой вернулись с Леванта в Северную Африку. Другое — ветвь Ml, представители которой переправились через Красное море в Эфиопию примерно во времена последнего ледникового периода. Откуда нам это известно? Не так давно вышел в свет впечатляющий труд эстонских генетиков Томаса Кивисилда и Рихарда Виллемса, убедительно показавший, что представители ветви Ml вовсе не вернулись в Африку, как клан Манью — в Азию. Другими словами, ветвь Ml — это представители позднейшей волны заселения Восточной Африки, пришедшие из Азии. Родословная линия дочерей Евы, Манью, прослеживается в генах только жителей Азии, а не европейцев. Обратившись к рассмотрению древнейших ветвей Манью в Азии, мы получим такие даты: 74 тысячи лет для клана Манью в Центральной Азии, 75 тысяч лет для аборигенов Новой Гвинеи и 68 тысяч лет — для аборигенов Австралии. В Индии, как я уже говорил, присутствует наибольшее богатство и разнообразие подветвей Манью; более того, вполне возможно, что именно Индия — родина Манью на ветви L3. А локальный возраст одного из субкланов Индии (М2) составляет 73 тысячи лет. Если бросить взгляд на генетический след наших отцов, записанный в Y- хромосоме, нетрудно заметить аналогичную картину. Из всех африканских мужских наследственных линий, существовавших еще до исхода, только одна дала начало всем остальным мужским линиям или кланам неафриканского ареала. Линия Адама выходцев из Африки дала начало трем первичным мужским наследственным линиям За пределами Африки, в отличие от двух основных женских линий (Насрин и Манью) . Для простоты и удобства идентификации я дал этим кланам, известным генетикам как линии С, D/E (YAP) и F, названия по именам трех сыновей Адама: «Каин», «Авель» и «Сиф». Как и у линии Евы выходцев из Африки, у линии Адама есть потомки, живущие в наши дни в Африке, в окрестностях Сахары. В случае Адама это линия Авеля, имеющая ветви, как в Азии, так и в Африке и Западной Евразии. Последняя ветвь имеет особенно много представителей, особенно среди народности банту, которая не так давно мигрировала с севера на юг африканского континента, причем ее переселение сопровождалось весьма драматическими событиями . Этим я пока и ограничусь. Более подробная дискуссия о линиях трех сыновей Адама представлена в главах 3—7 нашей книги. Истоки происхождения европейцев Генетическое древо сообщает нам о предках европейцев и жителей Леванта нечто весьма любопытное и неожиданное: оказывается, они пришли на эти земли не прямо из Африки, а откуда-то с юга, из районов, граничащих с Индией. Их родоначальница -матриарх Насрин была, по всей вероятности, более западной относительно двух азиатских дочерей Евы, появившихся на свет во время долгого пути вдоль прибрежной полосы. Она отличается от Манью главным образом тем, что ее потомков-дочерей можно встретить во всех неафриканских народах по всему земному шару: в Евразии, Австралии и Северной и Южной Америке. Ее отличие от клана Манью, потомки которого не встречаются в Европе и странах Леванта, означает, что разделение ветви Насрин на жителей Востока и Запада могло произойти примерно в том районе, где собиратели и обитатели прибрежной полосы проникли в Индию. Согласно данным генетической датировки, азиатские и австралийские потомки ветви Насрин как минимум имеют столь же древний возраст, как и потомки Манью. Наиболее вероятным пунктом маршрута с точки зрения рождения Насрин можно считать Персидский залив. Правда, в ту засушливую эпоху это был не столько залив, сколько оазис мелких пресноводных озер, питаемых обширными подземными резервуарами, а также двумя великими реками — Тигром и Евфратом. Это живописное пустынное прибежище, по всей вероятности, существовало и в последующие несколько десятков тысяч лет, ибо, хотя эти западные
кланы возникли и сформировались на юге, мы не имеем никаких генетических или археологических подтверждений того, что дочери Насрин и Рохани могли появиться в Европе или на землях Леванта ранее, чем 45—50 тысяч лет тому назад. Как обычно, у позднейшей колонизации Европы представителями ветви потомков Насрин — выходцев из района Персидского залива — имелись вполне конкретные климатические причины, и мы действительно можем обнаружить их в пробах грунта, взятых из глубинных скважин, которые были пробурены в дне Индийского океана неподалеку от побережья Индии, точнее — в дельте Инда. Как сказано выше, путь из Сирии к побережью Индийского океана издревле был заблокирован полосой непроходимых пустынь, возникших в ледниковую эпоху. Примерно 50 тысяч лет тому назад в Южной Азии наступило непродолжительное, но весьма интенсивное потепление климата и начался бурный рост растительности, а муссонные ритмы были более благоприятными для жизни, чем в наши дни. Это позитивное изменение климата подтверждают богатые каменным углем слои подводных отложений в той же дельте Инда. Но поскольку такое потепление продолжалось очень недолго, возможно — всего несколько тысяч лет, геологи обычно называют его «промежуточным» , а не «междуледниковой паузой». Однако влияние этого потепления на Плодородный Полумесяц в Ираке было не менее интенсивным и благотворным. В результате потепления на какое-то время открылся узкий зеленый коридор (см. рис. 1.8), позволивший обитателям побережья Персидского залива мигрировать в Сирию, а прапраправнуки азиатской Евы двинулись дальше, на северо- запад, на территорию Плодородного Полумесяца на Леванте (см. главу 3). Благодаря генетическому отслеживанию удалось выявить первоначальный южноазиатский источник мигрантов в Европу. Как показывает генетическое древо, одна из ветвей Насрин обращена на северо-запад, в Европу, тогда как другая ветвь Насрин направлена на восток, в Индию. Такая картина генетических корней европейцев — корней, тянущихся из Южной Азии, опровергает основные постулаты гипотезы северного маршрута исхода из Африки. Она также в корне меняет европоцентрическую точку зрения, согласно которой европейцы явились создателями первой культуры людей современного типа За пределами Африки. Чтобы быть совсем точными, позволим себе Задать один вопрос: существуют ли археологические свидетельства, противоречащие утверждению о том, что первые европейцы были потомками выходцев из Южной Азии. Таких свидетельств попросту нет, зато доказательств обратного более чем достаточно. Наиболее ранние археологические свидетельства присутствия в Европе технологий, характерных для Верхнего палеолита, датируются временем не ранее 47 тысяч лет тому назад. Бельгийский археолог Марсель Отте бросил смелый вызов общепринятым взглядам, согласно которым предки современных европейцев были выходцами из Северной Африки, создавшими по пути развитую культуру Верхнего палеолита. Он указывает на горную гряду Загрос на этнической территории современного Курдистана, расположенную к северу от побережья Персидского залива, и выделяет этот район в качестве ядра формирования технических достижений Верхнего палеолита. Шри-Ланка, в те времена — полуостров на юге Индии, является местом во многом уникальным в том смысле, что он опровергает расхожие представления о развитии Востока и Запада. Имеются достоверные свидетельства о создании на Шри- Ланке микролитов, уверенно датируемых 28 тысячами лет тому назад. Эти крошечные, тщательно отделанные каменные ножи появились в Европе и на Леванте лишь около 10 тысяч лет тому назад. Но поистине ошеломляющей находкой можно считать другие ножи, обнаруженные в слое, залегающем гораздо ниже первого. Возраст найденных в нем микролитов кажется просто невероятным — от 64 до 74 тысяч лет тому назад! Если достоверность этой датировки подтвердится, ее можно считать бесспорными следами исхода из Африки, имевшего место около 70 тысяч лет назад.
Резюме Противоречия, отмечаемые в имеющихся на сегодняшний день археологических и антропологических данных, могут быть сняты путем отслеживания неискаженного генетического материала по линии нашей праматери Евы в обратной перспективе, вплоть до самых первых людей современного типа, появившихся в Африке. Генетические свидетельства позволяют нам сфокусировать внимание на древнейших миграциях наших непосредственных предков. В результате мы можем выделить одну- единственную группу наших предков, совершивших около 70 тысяч лет тому назад исход из Африки. Принципиальное отличие от общепринятых взглядов, предполагающих множественные исходы из Африки, охватывает все последующие маршруты миграций в истории человечества, начало которым положил один-единственный исход из Африки по южному маршруту. Первопроходцы, покинувшие Африку, продвигались вдоль побережья Аравийского полуострова к Персидскому заливу, на берегу которого они и основали первую колонию людей с запада, потомки которых много тысячелетий спустя заселили Европу. Что же касается пути из Индии на Восток, то это совсем другая история ГЛАВА ВТОРАЯ КОГДА ЖЕ МЫ СТАЛИ ЛЮДЬМИ СОВРЕМЕННОГО ТИПА? Узколобая «зацикленность» европейцев на собственном прошлом и своем мнимом превосходстве в области материальной культуры начиная с эпохи палеолита на протяжении последнего столетия не раз приводила к целому ряду необоснованных постулатов. Грубо говоря, они сводятся к тому, что мы (ибо я тоже принадлежу к европейцам) будто бы первыми начали мыслить абстрактными категориями, первыми обрели дар речи, освоили искусство живописи и резьбы, научились шить одежду и ткать и, наконец, начали обмениваться товарами. В главе 1 я уже говорил о том, что подобное ложное допущение о том, будто все эти технико-культурные навыки были неведомы и недоступны нашим африканским предкам, подкреплялось утверждением, что европейцы и обитатели Леванта были потомками исхода по северному маршруту и в этническом отношении резко отличались от мигрантов, ставших родоначальниками австралийцев и азиатов. Однако от подобной точки зрения не останется и камня на камне, если со всей серьезностью отнестись к свидетельствам о том, что генетические линии европейцев и других народов Запада представляют собой дальние ветви потомков одной-единственной южно-азиатской группы, расселившейся по всему миру за пределами Африки. В этой главе я доказываю, что стремление любой ценой поместить на переднем крае прогресса человечества людей современного типа, живших в Европе и на Леванте, противоречит другим, более соответствующим истине взглядам на древнейшую историю Востока и Запада. Бесспорные генетические свидетельства того, что люди современного типа — это выходцы из Африки, оставившие на своей прародине ближайших сородичей, потомки которых и сегодня живут в Африке и, естественно, являются людьми современного типа в полном смысле этого слова, наносят сокрушительный удар по устоявшимся взглядам людей Запада на современных обитателей Африки. И хотя предвзятость подобных взглядов очевидна, менталитет некоторых европейских археологов остается неизменным. Спор сторонников исхода из Африки и мультирегионалистов Археологи продолжают упорно доказывать, что существует целый ряд врожденных
и основополагающих особенностей поведения человека, резко отличавших в древности первых европейцев современного типа от их ближайших европейских сородичей , неандертальцев, а также — исходя из той же системы аргументации — от их непосредственных предков в Африке. Одной из причин такого противопоставления, возможно, является стремление опровергнуть гипотезу о мультирегионализме и доказать, что мы происходим отнюдь не от неандертальцев. В подобных аргументах как бы подразумевается предположение не только о том, что древнейшие европейцы современного типа (кроманьонцы) были первыми, кто сумел развить некие новые навыки и передать их представителям следующих поколений, но и о том, что неандертальцы и в биологическом отношении были еще не вполне людьми. Если развивать дальнейшую аргументацию подобного рода, то придется признать, что анатомически современные предшественники кроманьонцев, жившие в Африке, не обладали достаточно развитым интеллектом, чтобы создать технические достижения эпохи Верхнего палеолита. Другими словами, европейцы были далеко не первыми людьми на нашей планете, которые обрели дар речи, овладели искусством живописи и резьбы и впоследствии, много тысячелетий спустя — так, по крайней мере, считали многие европейцы, — обучили всем этим культурным навыкам аборигенов Австралии и Африки, не говоря уж о жителях Азии. Возможно, я в чем-то Заблуждаюсь и сгущаю краски, но при чтении ряда недавних публикаций у меня сложилось именно такое впечатление . Прежде чем перейти к рассмотрению внешних аргументов против европоцен- тричной теории, мне хотелось бы сказать несколько слов о том, что же могло привести к возникновению столь искаженной системы воззрений. Проблема возникла еще в 1856 г. , сразу же после находки первого черепа неандертальца. С самого начала неандертальцы, что называется, получили негативные отзывы в прессе: их начали высмеивать, называя бровастыми идиотами. Этот образ нашел яркое воплощение в короткой новелле знаменитого писателя-фантаста Герберта Уэллса «Люди-гризли», написанной в 1921 г. Под пером Уэллса неандертальцы, в отличие от современных и вполне разумных кроманьонцев, предстали тупыми и мрачными монстрами. Попытки реабилитации неандертальцев в качестве наших потенциальных сородичей, ни в чем не уступающих нам, до сих пор неизменно заканчивались неудачей, поскольку даже сами их апологеты, возносившие неандертальцам неумеренные похвалы, невольно бросали тень на них, а всевозможные документальные фильмы неизменно сосредотачивали основное внимание на их внешности, обходя молчанием их огромный мозг. Увы, истина заключается в том, что мы по-прежнему склонны считать неандертальцев людьми более низкой стадии развития, а эксперты не устают подчеркивать культурные различия между нами и ними. Если сопоставить достижения материальной культуры неандертальцев и успехи их современников, первых европейцев современного типа, может сложиться впечатление, что наше предвзятое отношение к ним не лишено оснований. Люди современного типа создавали наскальные рисунки, расписывали стены пещер и даже изображали себе подобных, а также оставили множество резных фигурок. Что касается неандертальцев, то до сих пор нет никаких свидетельств, что они создавали нечто подобное. Люди современного типа создавали произведения не только из камня, но из других материалов — кости, раковин, рога, а также всевозможные резные фигурки, словом — артефакты, создателями которых, как считалось до недавнего времени, неандертальцы быть никак не могли. Между тем такие артефакты находят в разных районах Европы, отстоящих друг от друга на многие сотни километров, что можно считать свидетельством торговли или обмена, которых у неандертальцев опять-таки не было и быть не могло. Чем же объяснить столь широкий разброс? Ведь неандертальцы вообще не использовали такие материалы. Подобные свидетельства контактов и сотрудничества между регионами, находящимися достаточно далеко друг от друга, служили дополнительными аргументами в пользу того, что люди современного типа
обладали куда более сложной и развитой системой социальных отношений, чем неандертальцы. Последние, согласно расхожим представлениям, жили небольшими изолированными группами, членам которых попросту не хватило интеллектуальных возможностей, чтобы адаптироваться к изменяющимся климатическим условиям, хотя Клайв Гэмбл сообщает, что особые высококачественные камни-заготовки для изготовления изделий транспортировались в пределах Европы на 300 с лишним километров задолго до эпохи Верхнего палеолита. Люди современного типа устраивали каменные очаги и хоронили умерших, что также было нехарактерно для культуры неандертальцев. Наконец, если присмотреться к самым многочисленным и долговечным посланиям из далекого прошлого — каменным орудиям, мы без труда сможем заметить резкое различие между изделиями неандертальцев и людей современного типа. Последние делали ножи — тонкие отщепы от каменной заготовки, длина которых более чем вдвое превышала их ширину. Кроманьонцы, первые европейцы современного типа, по всем привычным критериям были людьми «поющими и танцующими» по сравнению с мрачными, угрюмыми и малоподвижными неандертальцами. Чем же это объяснить? Стандартный ответ на этот вопрос всегда сводился к тому, что мы, видимо, находимся на более высокой ступени биологического развития — по крайней мере, в том, что касается развития умственных способностей. За неандертальцами же всегда признавалось превосходство в физической силе; у них были более крепкие и толстые кости по сравнению с нашим тонким и хрупким скелетом, что довершало картину противопоставления мускулов и мозга. Резкий контраст в физических данных и культурные различия между двумя типами человека широко использовались, чтобы подчеркнуть наступление биологической эры европейцев современного типа — существ разумных и деятельных, но подобные аргументы не отличались особой логичностью и убедительностью. Что еще мы знаем о наших ближайших сородичах? Среди главных свойств, отличающих человека от животных, следует назвать способность к абстрактному, ассоциативному мышлению, и, разумеется, дар речи. Вправе ли мы предположить, что неандертальцы были лишены этого дара, то есть, другими словами, были существами «немыми», не наделенными речью? Конец подобным измышлениям не положил даже тот факт, что в их черепе имелась так называемая подъязычная кость (гиоид), практически такая же, как гиоиды у людей современного типа. Существует широко распространенное мнение, что все новые навыки, которыми обладают современные европейцы, явились результатом активности особого гена или группы генов, появившегося у них около 40—50 тысяч лет тому назад (см. Пролог). Первые и самые впечатляющие открытия, связанные с проявлением творческого потенциала человека (искусство и разного рода технические инновации эпохи Верхнего палеолита, датируемые примерно 18—35 тысячами лет тому назад), действительно были сделаны в Европе. Однако это объясняется тем, что Европа — тот самый регион, где впервые возникла археология как наука, и уроженцами которого были практически все наиболее выдающиеся археологи за последние 150 лет. Нам всем хорошо знакомы удивительное изящество, реалистичность и точность передачи натуры, присущая наскальным рисункам, обнаруженным в Ласко и Шове на юге Франции (см. рис. ниже). Давно стали общим местом восторженные отзывы об этих памятниках древнего искусства и утверждения, что в Европе в конце позднего каменного века (обычно именуемого европейским Верхним палеолитом) в развитии художественной культуры произошел настоящий взрыв, знаменовавший собой наступление эпохи человека современного типа. Некоторые ученые, переводя эти восторги в более конкретную плоскость, заявляют, что до той эпохи «анатомически современные люди», останки которых, находимые в Африке, датируются около 130 тысячами лет тому назад, возможно, выглядели практически как современные люди, но еще «не были таковыми».
Величественные наскальные рисунки из Шове, например этот носорог, ошибочно считаются знаками появления человека или начала эпохи Европы. Если, следуя той же системе аргументации, современные европейцы, образно говоря, появились на свет из куколки, обладая столь фантастически развитым гением, у них, вне всякого сомнения, должен был появиться некий биологический (т.е. передаваемый на генетическом уровне) элемент, который в прежние времена отсутствовал в нашем организме. Однако подобная аргументация ведет к весьма опасным выводам о том, что предки современных австралийцев и африканцев в биологическом отношении были людьми отсталыми и менее развитыми, чем предки европейцев. Стоп! Что же мы такое говорим?! Не напоминает ли это ситуацию, когда заносчивый горожанин приезжает в какой-нибудь небольшой поселок в глубинке и заявляет тамошним жителям: «Вы — неотесанная деревенщина, отсталые и биологически примитивные недочеловеки»? Не так ли поступает историк, утверждающий, что изобретение письменности и нотной грамоты, осуществление промышленной и аграрной революции всякий раз было результатом появления и действия новых генов? Будущие историки, сравнивая сложный уровень технократической цивилизации и доминирующее положение развитых стран Запада с культурами народов Папуа и Новой Гвинеи, оставшимися на уровне каменного века, поступят неблагоразумно, если вздумают отнести столь резкий контраст на счет неких биологических факторов . Многие из нас, или, по-видимому, даже большинство, бессознательно тешат себя иллюзиями, что другие расы и этнические группы явно уступают нам в развитии. Дело дошло до того, что видный американский биолог Джаред Дайамонд счел
себя вправе назвать вещи своими именами. Он написал свою известную и ставшую бестселлером книгу «Пушки, эмбрионы и сталь», чтобы доказать, что неравномерности в развитии и глобальном могуществе разных держав, скорее всего, являются результатом исторических факторов и благоприятного стечения обстоятельств , нежели врожденных интеллектуальных различий между разными этносами и расами. Он попытался объяснить, как и почему совсем небольшие отряды конкистадоров сумели практически уничтожить многолюдные цивилизации доколумбовской Америки. Вопрос Яли В самом начале своей книги Дайамонд приводит основной вопрос, заданный ему мудрым и популярным туземным вождем Яли, представителем одной из последних в мире неолитических культур, издревле существующей на северном побережье Новой Гвинеи (см. ниже). Яли спросил его: «Почему сложилось так, что вы, белые люди, производите так много грузов и привозите его в Новую Гвинею, а у нас, черных, грузов совсем мало?» (В том контексте, в котором Яли задал свой вопрос, «грузы» означают «импортируемые товары», например, мешки с рисом из Австралии , холодильники и прочие предметы роскоши, по меркам туземцев.) Сам Яли не был рядовым туземцем. Он был незаурядным человеком, посвятившим большую часть своей жизни осмыслению этого вопроса с магическо-религиозной точки зрения, характерной для культуры его племени. Дайамонд испытал на себе обаяние его личности и описывал его как необычайно восприимчивого, терпимого и деликатного человека. Новогвинейский лидер Яли во время церемонии в честь культа товаров (карго40) на серверном побережье (1956 г.) Яли одно время был лидером наиболее влиятельного культа товаров, возникшего в Новой Гвинее (в основе культа товаров лежало представление о том, что това- В наиболее известных культах карго из кокосовых пальм и соломы строятся точные копии взлётно-посадочных полос, аэропортов и радиовышек. Члены культа строят их, веря в то, что эти постройки привлекут транспортные самолёты (которые считаются посланниками духов), Заполненные грузом (карго). Верующие регулярно проводят строевые учения («муштру») и некое подобие военных маршей, используя ветки вместо винтовок и рисуя на теле ордена и надписи «USA». Этот культ убил больше туземцев, чем все болезни - они перестают добывать пищу и только ждут самолет, в конце концов, от голода вымирают деревни и белые присылают гуманитарную помощь. Таким образом действенность этой веры подтверждается. А далеко ли мы ушли от них?
ры якобы можно создавать посредством особых ритуалов), и его особая притягательность повлияла не только на его собратьев, жителей Новой Гвинеи, но и на одного биолога. Уникальный дар харизматика и лидера, присущий Яли, получил свое отражение в другой книге — «Дорога принадлежит товарам». Эта книга, написанная известным австралийским антропологом Питером Лоуренсом, представляет собой, пожалуй, лучшее описание всевозможных культов товаров. Три главы в ней посвящены Яли и описанию его собственных культов. Мне лично довелось услышать рассказ о Яли из уст человека, лично знакомого с вождем и знавшего его лучше многих. В начале 1980х гг. я работал в качестве врача в Маданге, родной провинции Яли в Новой Гвинее. Как-то раз, Заболев, я сам стал пациентом провинциального госпиталя. Моим соседом по крошечной палате был старый, согбенный и дряхлый австралийский фермер. Мо Джонсон (так звали старика) страдал диабетом и постоянно жил в больничной палате с тех самых пор, как узнал, что его статус ветерана дает ему право на бесплатное лечение и питание. Симпатичный, но капризный старик, он не имел За душой ни гроша, кроме старенького коротковолнового радиоприемника, с помощью которого он нередко приводил в бешенство местную медсестру-самоанку. Как-то раз он рассказал мне историю своей жизни. Красношеий упрямец и сквернослов, он не мог обходиться без расистских эпитетов, как только речь заходила об аборигенах Новой Гвинеи. Это выглядело весьма странным в компании, с которой он общался. Дело в том, что его, лежавшего на больничной койке, часто навещали приветливые посетители, которые все до единого были коренными жителями Новой Гвинеи. Мо был одним из немногих выживших участников легендарного отряда «береговых наблюдателей» — радистов-«кротов», которые в годы Второй мировой войны в прямом смысле слова зарывались в холмы в джунглях на самой кромке берега на островах южной части акватории Тихого океана. Эти храбрецы, по большей части — бывшие фермеры, добровольно вызвались остаться на оккупированной японцами территории, чтобы передавать по радио о перемещениях кораблей, авиации и войск противника Их донесения, как считается, сыграли важную роль в битве в Коралловом море. Большинство «береговых наблюдателей» были убиты, умерли от тропических болезней или были захвачены в плен и погибли в концентрационных лагерях Что касается Мо, героя войны, то он был обязан жизнью Яли — тому самому, о котором рассказывается в нашей истории. Яли был «туземным помощником» Мо и помог ему остаться в живых во время войны. Он вызволил Мо из японского лагеря для военнопленных, а затем сопровождал его на всем протяжении 300 километрового пути в Маданг, лежавшего через непроходимые джунгли и болота. После войны британская колониальная администрация признала Яли, также известного героя, харизматическим лидером и назначила ему продовольственный паек. Однако отношения между властями и Яли были прерваны, как только чиновники поняли, что имеют дело с туземным Мессией, а не марионеткой в своих руках. Как рассказывал мне Мо и как пишет в своей книге Питер Лоуренс, чиновники решили примерно проучить его. Они посадили Яли в тюрьму. Рассказывая об этом эпизоде, Мо произнес весьма знаменательные слова, невольно отражающие взгляды и язык того культурного социума, к которому он принадлежал, и вместе с тем свидетельствующие о его глубокой искренности. Вот что он сказал мне: «Стив, посадив его в тюрьму, они разбили ему сердце. А ведь Яли был лучше их. Он был выше всех. Да что там — он был настоящим белым. . .» Знакомые австралийцы уверяли меня, что эта фраза не несет в себе ни малейшего расистского подтекста. В действительности Яли не был ни белым, ни даже австралийцем. Зато он был щедро наделен тем, что Дайамонд и Лоуренс в один голос называли интеллигентной сообразительностью. И, тем не менее, не обладая достаточными знаниями о чуждой культуре, он не мог ответить на вопрос, который задал Джареду Дайамон- ду. Впрочем, в те времена в Новой Гвинее не выпускались холодильники; откуда
же Яли мог знать, как их производят? Однако, по сути вопрос Яли имел в виду те грузы и предметы роскоши для белых колонистов, которые регулярно доставлялись на кораблях, бросавших якорь на верфи Маданга. Последователи культа товаров, в числе которых был и сам Яли, были убеждены, что все эти товары появляются на свет в результате неких тайных магических ритуалов, которыми обладали только белые. И несмотря на всю свою природную сообразительность и, несомненно, выдающийся интеллект, магическо-религиозные взгляды, свойственные культуре неолита, и крайне ограниченные познания не позволили ему понять, что за океаном может существовать мощный аграрный и промышленный комплекс, производящий все эти товары. Для объяснения причин возникновения веры в товары иногда используется формула «отсутствие знаний о средствах производства», однако это — явное упрощение сути вопроса Яли, ибо, как мы знаем, знание не влечет за собой автоматический отказ от веры в «сверхъестественные» силы. Жители побережья Маданга — неутомимые садоводы и огородники. Каждый садовод непременно выращивает на своем участке, помимо других овощей и фруктов, до тридцати разновидностей таро (особый вид корнеплодов), которые защищают растения от болезней и паразитов. Однако, несмотря на все свое искусство, садоводы Новой Гвинеи убеждены, что их успех зависит не от опыта и агротехники, а от неукоснительного соблюдения правил магии, связанной с возделыванием и выращиванием растений. Как отмечал Питер Лоуренс, они (то бишь садоводы) свято верили, что если их посевы погибли, то виной тому — неумелое совершение магических обрядов, а не неудачные агротехнические меры. В конце концов, всякому известно, как надо выращивать таро! Такой же была точка зрения аборигенов Новой Гвинеи и на все остальные аспекты культуры и ремесел: по их мнению, все эти знания были исключительно прерогативой знатоков, «посвященных», которые знали все необходимые магические ритуалы. Такие представления о главенствующей роли магии по сравнению с любыми «средствами производства» неизбежно распространялись и на экзотические импортные товары, средства производства которых оставались загадочными или не вполне понятными. Такого рода товары просто обязаны были быть созданы с помощью магии. Все попытки Яли выведать магию производства товаров и воспроизвести ее были обречены на провал, но он не мог осознать корень своих ошибок, ибо считал, что колонисты просто-напросто держат в тайне свои секреты. В свою очередь, белые колонисты считали (и говорили об этом вслух) , что Яли и последователи его культа — глупцы и плуты. Естественно , они тоже заблуждались. Не надо судить о людях по их культуре Какое же отношение имеет сказанное к истокам происхождения человека и первых европейцев современного типа? А вот какое. Дело в том, что даже некоторые современные историки, изучающие доисторическую эпоху, допускают ту же ошибку — судят о потенциальных возможностях людей по их орудиям, изделиям и уровню «культурного развития». Они, эти историки, совершают серьезную ошибку, сравнивая «современных» кроманьонцев с «древними» неандертальцами, поскольку фокусируют внимание на действительно громадном контрасте в области материальной культуры между новоявленными пришельцами и исконными аборигенами. Более того, они бессознательно повторяют ту же ошибку, когда сравнивают кроманьонцев с более ранними анатомически современными людьми, жившими в Африке около 100 тысяч лет тому назад. Как мы уже знаем, люди современного типа активно заселяли Азию и Австралию Задолго до того момента, когда одна из их ветвей двинулась в Европу. Их потомки до сих пор живут в тех регионах и имеют все основания, чтобы отвергать европоцентрическую точку зрения, согласно которой европейцы, осуществившие
первую в истории индустриально-техническую революцию, и были первыми «настоящими людьми». Слабость подобной гипотезы очевидна: причина, по которой ученые нашли так много свидетельств в пользу торжества орудий эпохи Верхнего палеолита именно в Европе, заключается в том, что Европа попросту оказалась тем континентом, где люди искали также эти свидетельства с особой тщательностью. Громадные трудности с поиском свидетельств существования ранних форм искусства в Африке обусловлены временем, условиями сохранности и специфическими типами древних пещер. Произведения искусства — вещь крайне хрупкая, и наскальные рисунки и росписи, сделанные в древнейшую эпоху на скалах под открытым небом, просто не имели шансов уцелеть и дойти до нас. Действительно ли неандертальцы были существами «тупыми и примитивными» и правомерно ли сравнение технических достижений? Давайте для начала зададим вопрос: а смогли бы они, при прочих равных уровнях развития культуры, достичь тех выдающихся результатов, которых достигли люди современного типа. Обычная точка зрения сводится к тому, что они — не более чем обреченные неудачники. Они расселились по всей Европе, еще около 200 тысяч лет тому назад сумев хорошо адаптироваться к местным негативным факторам и в первую очередь — холоду, однако не отважились обосноваться в наиболее холодных районах. В отличие от них, люди нового типа, бывшие выходцами из тропической Африки, сумели как нельзя лучше приспособиться к жизни в любых, самых холодным местах, причем обжили их за довольно небольшой промежуток времени. Правда, следует отметить, что людям современного типа очень повезло: они могли заранее создать целый ряд технических и культурных новшеств. Но возникает вопрос: обладали ли люди современного типа способностью делать свои орудия иначе и лучше, чем неандертальцы? Другими словами, если мы бросим взгляд на людей современного типа еще до того, как они проникли в Европу, а также рассмотрим характер заселения ими остального мира, сможем ли мы обнаружить явное преимущество людей этого вида перед анатомически современным человеком и прочими их современниками более архаического типа, жившими в тех же регионах? Ответ будет однозначным: нет и еще раз нет. Анатомически современные Африканцы и технология производства каменных орудий Люди анатомически современного вида появились на нашей планете как минимум 130 тысяч лет назад. На протяжении первых 100 тысяч лет из них подавляющее большинство людей этого вида создавали и использовали каменные орудия того же класса (или «типа»), что и неандертальцы. Технология производства таких орудий к тому времени уже прошла длительный и многоэтапный период развития. Эта технология, обычно называемая технологией Среднего палеолита, по всей вероятности, была изобретена около 200 тысяч лет тому назад африканскими представителями вида Homo helmei, которые, возможно, были общим предком для нас и неандертальцев (см. главу 1). По недоразумению, каменные орудия эпохи Среднего палеолита, обнаруженные в разных районах, нередко известны под разными терминами. Такого рода орудия, найденные в Европе, Северной Африке и странах Леванта, обычно называют артефактами мустерианской культуры — по названию стоянки древнего человека во Франции, где типичные образцы таких орудий были обнаружены рядом с останками Homo heidelbergensis и неандертальцев. Эти орудия, найденные в районах Африки, прилегающих к Сахаре, известны как орудия Среднего Каменного века. Пожалуй, наиболее характерной чертой эпохи Среднего палеолита было заметное уменьшение размеров каменных орудий, появление черенков и рукояток, а также использование заранее обработанных каменных заготовок, из которых делались
собственно орудия. На протяжении предшествующего периода, растянувшегося на добрый миллион лет, африканские представители вида Homo erectus, как правило, делали большие топоры, обрабатывая готовый каменный сердечник-заготовку или отщеп с обеих сторон, в результате чего после долгих трудов у них получался готовый топор. Наоборот, мастера эпохи Среднего палеолита первым делом тщательно обтесывали заготовку специальной формы (подобная техника возникла значительно раньше, предположительно около 350 тысяч лет тому назад), а уже потом откалывали от нее несколько отщепов. Затем производилась окончательная отделка готового изделия, которое сохраняло острую кромку, характерную для отщепа заданной формы. Для удобства крепления у отщепа делался короткий черенок . Не считая пару-другую исключений, африканцы современного типа, жившие к югу и северу от Сахары, примерно до рубежной даты — 50 тысяч лет тому назад — продолжали пользоваться орудиями типа Среднего Каменного века (и более ранних типов). Как мы уже говорили в Главе 1, первые африканцы современного типа, покинувшие континент, основали свою неудавшуюся и недолго просуществовавшую колонию к северу от Сахары, на подступах к Леванту. Это произошло между 90 и 125 тысячами лет тому назад. Они, как этого и следовало ожидать от выходцев из Северной Африки, использовали орудия типа Среднего палеолита, весьма напоминавшие орудия, которыми пользовались неандертальцы, раньше их покинувшие Африку, и, естественно, орудия неандертальцев, которые вскоре вновь заселили земли Леванта. Мигранты современного типа использовали аналогичные технические приемы Я подчеркиваю: у нас есть все основания ожидать, что первые люди современного типа, покинувшие Африку около 100 тысяч лет тому назад, использовали по большей части технологию, типичную для Среднего палеолита, поскольку не обнаружено никаких свидетельств того, что в те времена в Северной и Восточной Африке могла существовать принципиально новая техника производства орудий. Датируемые около 125 тысяч лет тому назад орудия, найденные на стоянке собирателей на прибрежной полосе неподалеку от устья Красного моря — последнее, на мой взгляд, было наиболее вероятным местом исхода людей современного типа, — относились к эпохе Среднего палеолита, хотя не обнаружено никаких человеческих останков, которые могли бы помочь идентифицировать их создателей. Те же самые аргументы с равным правом можно отнести и к орудиям, которыми пользовались их непосредственные предки, мигрировавшие в Азию. Орудия типа Среднего палеолита впервые появились в Индии около 150 тысяч лет тому назад, но в большей мере они ассоциируются с последней теплой междуледниковой паузой, наступившей около 125 тысяч лет тому назад. Подобные даты означают либо то, что эти орудия были оставлены еще представителями Homo helmei, либо то, что люди современного типа пришли в Индию гораздо раньше, чем это обычно считается. В любом случае единственные останки скелета, найденные в Индии и относящиеся к периоду между 100 и 200 тысячами лет тому назад, так называемый нармадский череп, явно не соответствует современному типу, как утверждалось ранее. Наиболее древнее неопровержимое свидетельство присутствия людей современного типа в Юго-Восточной Азии, обнаруженное в пещере Ниах на острове Борнео, представляет собой череп современного типа, датируемый около 50 тысяч лет назад и найденный в слое рядом с каменными отщепами, которые, по мнению специалистов, типичны для изделий Среднего палеолита в Индии. Поскольку генетические данные говорят о том, что начало расселению людей современного типа за
пределами Африки положила одна-единственная миграция («исход» с Черного континента, это хорошо согласуется с общепринятым мнением, что первые мигранты современного типа из Африки, переправившись через Красное море, продолжали делать орудия образца Среднего палеолита (т.е. аналогичные орудиям неандертальцев) . И еще один любопытный факт, касающийся Юго-Восточной Азии и предостерегающий от придания чрезмерного значения технике и материальной культуре: за исключением настоящей «фабрики» по производству орудий из каменных отще- пов, найденной в пещере Ниах, и нескольких аналогичных примеров, большинство находок орудий палеолитического типа свидетельствуют о заметном регрессе в технологии. После этого жители Юго-Восточной Азии надолго прекратили производство обработанных заготовок. Другими словами, смело можно говорить о том, что они возвратились к устаревшей технологии создания каменных орудий41. Орудия типа Верхнего палеолита в Европе: почему лезвия так сильно отличались друг от друга? Честь изобретения новой, следующей за Средним палеолитом, технологии производства орудий — типа Верхнего палеолита — ученые обычно приписывают кроманьонцам. Но если говорить о каменных орудиях, в чем конкретно выражался технический прогресс, достигнутый в Европе людьми эпохи Верхнего палеолита? В целом тут сыграли свою роль различные факторы, но важнейшим признаком инноваций явилось производство и использование ножей. Я, как, впрочем, и большинство простых смертных, считал и считаю весьма сухими и невразумительными эзотерические технические термины, используемые археологами для описания орудий из дробленого камня. И вот я решил обратиться к специалисту в области палеолита, профессору Дереку Роу, директору центра исследований четвертичного периода Оксфордского университета, живущему всего за несколько улиц от моего дома. После чашечки превосходного кофе хозяин, человек весьма любезный и эрудированный, показал мне и даже позволил подержать в руках несколько подлинных от- щепов и лезвий. Грубо говоря, в процессе производства лезвия откалывались от особой заготовки, словно щепки или сколы. После отслоения очередного длинного отщепа в руках мастера оставалась призмообразная заготовка, от которой можно было отслоить еще много лезвий. Само лезвие было уже не округлой или треугольной формы, как прежние сколы, а имело вид длинного каменного отщепа с параллельными, слегка изогнутыми кромками, который можно было довести до нужной формы и получить широкий диапазон орудий: ножи, шила, наконечники и скребки. Потенциальные преимущества, обусловленные различиями в обработке заготовки, оказались поистине огромными. Во-первых, из одной заготовки можно было сделать много орудий, а не одно-единственное. Это обеспечивало невероятную экономию затрат труда, и к тому же, если источников подходящего камня поблизости не было, обработка и изготовление заготовки позволяла экономить силы при транспортировке, ибо глыбы дробились на удобные блоки. Во-вторых, из одной и той же заготовки можно было изготовить самые разные орудия. Другими словами, изобретатели плоских лезвий совершили настоящую техническую революцию, развитие которой пошло быстрыми темпами. Полюбовавшись древними орудиями, я спросил профессора Роу, что, по его мнению, явилось более значимым концептуальным прорывом: дальнейшая доработка и использование заготовок, из которых впоследствии делались различные орудия, имевшие место в Среднем палеолите, или же изобретение каменных пластин-лезвий Есть мнение, что они перешли к использованию бамбука, из которого тоже получались неплохие орудия и средства охоты.
в Верхнем палеолите? Ответ специалиста был однозначным: более значимым изобретением явилось раннее новшество эпохи Среднего палеолита, поскольку использование готовых заготовок представляло собой многоступенчатый процесс, который требовал от его автора мысленно представлять себе все его этапы. Любая ошибка при обработке — и весь труд приходилось начинать сначала. В то же время изготовление пластин-лезвий вместо отщепов, хотя оно и открывало новые, невиданные возможности, представляло, по сути, всего лишь новый завершающий этап уже отлаженной технологии. Другими словами, древние люди, начавшие делать заготовки в эпоху Среднего палеолита, совершили куда более значительный технический прорыв, чем люди современного типа, чьи мастера начали производство пластин-лезвий в Верхнем палеолите, то есть много тысячелетий спустя. Роберт Фоули развивает эту точку зрения, утверждая, что возникновение технологии создания заготовок в Среднем палеолите знаменовало собой появление Homo helmei и эти орудия можно считать даже более надежными маркерами расселения человека современного типа, чем пластины-лезвия эпохи Верхнего палеолита . Чтобы объяснить для себя «концептуальный» парадокс технической революции, связанной с появлением лезвий, я попытался найти в современной жизни пример какого-нибудь совсем простого технического новшества, которое повлекло бы за собой лавинообразное появление всевозможных полезных вещей, и мне сразу же вспомнились застежки-«липучки». При всем уважении к находчивости (и прозорливости) их изобретателя нельзя не признать, что сам принцип изобретения уже давно использовался в семенах репейника, которые, вцепившись в овечью шерсть, отправляются в дальние путешествия. И хотя изобретательская оригинальность застежки-«липучки» вызывает большие сомнения, многообразие возможностей ее применения оказало поистине революционное влияние на многие аспекты нашей повседневной жизни. Неандертальцы отстали от времени. Могли ли они догнать его? Итак, около 50 тысяч лет тому назад люди современного типа с точки зрения применения каменных орудий находились на том же этапе, что и неандертальцы. Такова одна сторона аргумента. А как насчет эпохи от 28 до 40 тысяч лет назад, когда неандертальцы, как известно, вступали в контакт с людьми современного типа? Мы можем проверить достоверность противоположных гипотез, предполагающих одинаковое и неодинаковое развитие мозга, рассмотрев вопрос о том, что могло бы произойти при общении обеих групп друг с другом. Если неандертальцы, обладавшие более крупным объемом мозга42 и бывшие ближайшими родичами человека на древе эволюции, не сумели сами выдвинуть продуктивную идею, они вполне могли позаимствовать новые знания у пришельцев-мигрантов. Если же неандертальцы действительно отличались крайней тупостью и не обратили внимания на новые навыки, значит, они так ничему и не научились. В таком случае они сумели усвоить, а в некоторых местах даже развить свои собственные варианты технологии производства орудий Верхнего палеолита. Но такое усвоение, вполне понятно, не могло протекать быстро. Первое, что необходимо отметить, размышляя о возможностях обмена техническими навыками между неандертальцами и людьми современного типа, — это то, что хотя неандертальцы и люди мирно уживались друг с другом в Европе в период между 5 и 12 тысячами лет назад (а в некоторых местах — между 28 и 40 тысяча- У неандертальцев были сильнее развиты Затылочные доли мозга - Зрительно-ассоциативные, тогда как у кроманьонца - передние, логико-ассоциативные.
ми лет назад), все свидетельства, которыми мы располагаем, говорят о том, что территории их расселения на протяжении этого периода практически не пересекались . Когда люди современного типа, вторгшиеся с востока, быстро заселили Восточную Европу, неандертальцы, компактно обитавшие на западе, постепенно отступали к своим последним оплотам — в Италию, Южную Францию и, наконец, Испанию и Португалию. Недавний тщательный компьютерный анализ стоянок и дат показал, что области совместного обитания неандертальцев и людей современного типа в период после рубежной даты, около 35 тысяч лет тому назад, были крайне ограниченными, и у неандертальцев осталось всего два оплота — в Южной Франции и на юго-западе Испании (см. рис. 2.2). В более поздние времена их осталось уже совсем мало. Рис. 2:2 Нам остается лишь строить догадки о причинах отступления неандертальцев. Было ли оно следствием жестокого конфликта или результатом мирного соперничества? Отсутствие общих территорий расселения на протяжении более 10 тысяч лет свидетельствует о длительном и, скорее всего, не слишком мирном противостоянии. Впрочем, возможно, что и более значительные территории совместного проживания не помогли неандертальцам усовершенствовать методы изготовления
орудий. В конце концов, на создание и развитие технических новшеств, появившихся в ту эпоху, у людей современного типа ушли многие десятки тысяч лет. Подобно тому, как людям из племени Яли не удалось разгадать секреты появления у европейцев такого невероятного обилия товаров и предметов роскоши, неандертальцы просто не смогли бы в полной мере воспользоваться громадным потенциалом новаторской культуры пришельцев, если они не имели тесных социальных связей с ними. Возможно, неандертальцы вообще редко пользовались возможностью позаимствовать новые технические навыки. Но, несмотря на все эти проблемы, они все же переняли у «современных» кое-какие навыки, главным образом — в районах совместного расселения и в периоды мирного сосуществования (см. рис. 2.2) . Очаги и погребения Строительство очагов считается одним из признаков, характерных для людей полностью современного типа, однако в России и Португалии были найдены очаги, возраст которых превышает 50 тысяч лет, связанные с применением орудий мусте- рианской культуры. Это свидетельствует о том, что подобная практика уже существовала в эпоху Среднего палеолита и, следовательно, могла использоваться неандертальцами. Но, пожалуй, одним из самых противоречивых показателей культурного потенциала неандертальцев можно считать погребения. Сложные погребения, в особенности те, в которых находились предметы и орудия, которыми человек пользовался при жизни, — убедительное свидетельство как минимум заботы о посмертии и, не исключено, веры в загробную жизнь. Такую веру можно считать одним из первых проявлений религиозного сознания. Философские аргументы подобного рода делают крайне важным вопрос о том, является ли данная совокупность человеческих останков погребением в подлинном смысле этого слова, а если да, то находились ли в нем традиционные могильные предметы и орудия. Свидетельством настоящих погребений можно считать полные скелеты, да и то не всегда. Полностью сохранившиеся человеческие скелеты, датируемые около 100 тысяч лет тому назад, и, в частности, скелеты неандертальцев, относящиеся к периоду между 40 и 60 тысячами лет назад, вполне могли явиться результатом того, что пещеры, где найдены эти скелеты, были покинуты гиенами и прочими пожирателями падали. Наличие в захоронении остатков цветов, каменных кружков, козлиных рогов и прочих артефактов, присутствие которых объясняется ритуальными или религиозными мотивами, также представляет собой достаточно спорный вопрос. Возможно, наиболее важным свидетельством того, что поначалу это были не более чем культурные инновации локального характера, является тот факт, что наиболее древние погребения встречались только у людей современного типа в Западной Евразии, включая и древнейшие погребения в Кафзехе, Израиль (см. главу 1) . Никаких свидетельств существования подобной практики погребений у их современников, обитавших в Африке, не обнаружено. Другими словами, погребения, как и многие другие аспекты технико-культурной революции эпохи Верхнего палеолита, были локальным новшеством, появившимся в Западной Евразии и заимствованным неандертальцами, у которых африканцы современного вида, в свою очередь, переняли обычай предавать погребению мертвецов. Эта последовательность решительно опровергает биологический детерминизм, склонный приписывать те или иные культурные навыки исключительно представителям какого-то одного конкретного вида. К чему вообще все эти разговоры о неандертальцах? Мои попытки предстать этаким апологетом неандертальцев, пытающимся сопоста-
вить их культурные навыки с практикой ранних людей современного типа, объясняются отнюдь не желанием доказать, что они, неандертальцы, обладали точно таким же «генетически заданным» интеллектуальным потенциалом. Подобное утверждение невозможно подкрепить имеющимися фактами и свидетельствами. Неандертальцы при всем том, что они были обладателями очень крупного мозга, отличались от людей современного типа в целом ряде других отношений, и поэтому нисколько не удивительно, если их интеллектуальные возможности тоже несколько отличались от наших. Нет, моя цель заключается в том, чтобы доказать, что аргументы о том, будто неандертальцы были существами крайне отсталыми в культурном отношении, поскольку были более медлительными, несообразительными и тупыми, чем пришельцы — люди современного типа, основаны на ложном убеждении, будто пути биологического и культурного развития пролегают совсем близко друг от друга. Во всяком случае, применительно к Европе этот аргумент, что называется, не срабатывает, и его гораздо легче опровергнуть, чем подтвердить материальными свидетельствами. Обитателей Европы эпохи Верхнего палеолита принято превозносить как «революционное человечество», обладавшее такими интеллектуальными преимуществами, как способность к аналитическому мышлению и дар речи. Наиболее частым объяснением этого сценария является концепция биологического прогресса: идея о том, что технико-культурная революция эпохи Верхнего палеолита, имевшая место в Европе, явилась результатом генетически обусловленной мутации, то есть появления гена мышления или речи. Между тем многие из этих радикальных новшеств, которые принесли с собой пришельцы нового вида, были не столь уж новы, и целый ряд инноваций имели вполне конкретную локальную или хронологическую привязку и возникли задолго до появления нашего вида. Эти последние изобретения и обеспечивали пришельцам преимущества в локальном масштабе. Неандертальцы были обезоружены и вытеснены сложной и многообразной культурой, которую принесли с собой пришельцы. В качестве аналогии можно сказать, что никакой антрополог не возьмет на себя смелость утверждать, будто племя неолитической культуры, к которому принадлежал Яли, обладало меньшим биологическим потенциалом, чем мы, сородичи Джареда Дайамонда, живущие в железном веке. Однако совершенно очевидно, что в результате культурной изоляции это племя понятия не имело о множестве технических инноваций, появившихся на Западе за последние 2 тысяч лет, таких, например, как огнестрельное оружие и сталь. Почему мне вздумалось защищать бедных неандертальцев? Мой ответ заключается в том, что сам факт нападок на неумелых и «тупых» неандертальцев, которые хотя и похожи на нас, но все-таки не вполне люди, является весьма симптоматичным для свойственной всем человеческим сообществам потребности изгонять и де- монизировать другие группы (см. также главу 5). Я утверждаю, что никем не доказанная «тупость» неандертальцев служит примером точно такого же, бытующего в нашей культуре предубеждения, которое, опираясь на превратно истолкованную географическую логику, обрекает наших анатомически современных африканских предков на роль «недочеловеков». Вполне реальная проблема, обусловленная типичным европоцентрическим мышлением, заключается в том, что современные обитатели Африки являются прямыми потомками тех самых людей, живших в эпоху, предшествующую Верхнему палеолиту, и имеют в своих клетках куда больше общих генов с ними, чем с любой другой расой в мире. Поэтому, унижая их предков, мы унижаем и их самих. Верхний палеолит в Европе: культурная и биологическая революция? Клайв Гэмбл — общепризнанный во всем мире специалист по воссозданию основ-
ных особенностей поведения людей эпохи палеолита. В своей, пользующейся большим успехом книге «Бредущие сквозь время» он приводит сводный анализ общепринятых взглядов и утверждает, что рубежным, переходным периодом между древними и людьми современного типа следует считать период между 40 и 60 тысячами лет тому назад. Он определяет завершающий этап этого периода, около 40 тысяч лет назад, как время, с которого началось резкое ускорение эволюции. В Европе появились первые произведения искусства, орудия из кости, украшения, погребения, ямы-кладовые для хранения провизии, каменоломни, начал налаживаться обмен товарами, и люди стали создавать постоянные поселения в неблагоприятных климатических зонах. Он развивает свою аргументацию о рубежном периоде, заявляя: «Нет сомнения, что после 35 ООО г. [до н.э.] технология производства орудий типа Верхнего палеолита начала быстро распространяться не только в Европе, но и в большей части регионов Старого Света. Исключением из этого правила явилась Австралия...». Однако подобная «исключительность» Австралии явно не относится к наскальным рисункам, поскольку спустя шесть страниц Гэмбл упоминает о «наскальных рельефах из Каролты в Южной Австралии, которые сегодня можно уверенно датировать 32 тысячами лет тому назад». Такая датировка позволяет считать их почти столь же древними, как и наскальные рисунки в пещере Шове, а это, в свою очередь, дает основание — хотя бы частично — отнести Австралию к регионам, где имело место ускоренное развитие. Другие ученые, и в их числе — чикагский палеонтолог Ричард Клейн, придают этому культурному прорыву еще более важное значение и рассматривают его в качестве свидетельства биологической эпифании43 человека. В своем известном труде «Развитие человека», написанном в 1989 г., он утверждает: «Нетрудно доказать, что Верхний палеолит явился своего рода сигналом для наиболее фундаментальных изменений в поведении человека из всех, свидетельства которых удалось обнаружить археологам... Близкая корреляция между артефактами Верхнего палеолита и человеческими останками той эпохи показывает, что именно появление современного в физическом отношении типа человека сделало возможным наступление эпохи Верхнего палеолита (и всего последующего развития культуры). Возникает вопрос: существовала ли сколько-нибудь заметная связь между эволюцией современного человека и развитием новых поведенческих навыков, знаменовавшая наступление Верхнего палеолита?» Затем, привлекая внимание к орудиям людей современного типа той эпохи, характерным для Среднего палеолита, он приходит к выводу: «Таким образом, анатомические и поведенческие признаки современного типа, по всей видимости, появились в Европе одновременно, тогда как на Ближнем Востоке и в Африке анатомическая «современность» далеко опережала развитие поведенческих особенностей современного типа, по крайней мере — насколько позволяют судить археологические свидетельства. Объяснить подобное наблюдение довольно трудно. Возможно... самые ранние анатомически современные люди в Африке и на Ближнем Востоке не были настолько «современными», как о том свидетельствуют их скелеты. Вполне вероятно, что с точки зрения высшей нервной деятельности они не обладали потенциалом современных людей для создания развитой культуры. Подобные способности могли появиться у них где-то около 40—50 тысяч лет назад, когда, как предполагается, началось быстрое расселение людей современного типа по всему миру». В подобных биологических построениях мы имеем дело с обычной моделью исхода из Африки, согласно которой хронологический и генетический рубеж человека современного типа (в плане поведенческих навыков и высшей нервной деятельности) Эпифа ния (от греч. Eniepdvia — явление) — литературный жанр, миниатюра, отличающаяся глубокой лиричностью. В традиционном понимании — Зримое или слышимое проявление некоей силы, прежде всего божественной или сверхъестественной, внезапное озарение.
имел место не ранее 50 тысяч лет тому назад; причем произошел такой перелом в Западной Евразии после исхода из Африки. Эта модель возникла в 1989 г. , в то время, когда считалось, что Австралия была заселена всего 40 тысяч лет тому назад. Другими словами, Клейн выступил в поддержку гипотезы о том, что Австралия, а следовательно, и Азия, были заселены людьми анатомически современного типа только после начала эпохи Верхнего палеолита в Европе. Это позволило ему утверждать, что уроженцы Европы, обладатели «новых возможностей высшей нервной деятельности», впоследствии начали активную колонизацию всех континентов за исключением Африки. Второе издание своей книги Клейн опубликовал в 1999 г. К тому времени он уже допускал (о чем говорится на самых последних страницах его книги) возможность более раннего заселения Австралии (и, естественно, Азии), имевшего место около 60 тысяч лет тому назад, и применение гарпунов для промысла рыбы в эпоху между 90 и 155 тысячами лет тому назад. В своих выводах Клейн возвращается к аргументам в пользу эволюционной (т.е. генетически обусловленной) революции в области высшей нервной деятельности, происшедшей в Европе 40—60 тысяч лет тому назад: «На мой взгляд, это показывает, что именно к этому времени [около 50 тысяч лет тому назад] могли сложиться интеллектуальные предпосылки для создания развитой культуры». Но прежде чем обратиться к рассмотрению доказательств, нетрудно заметить, что подобного рода аргументы предполагают биологически детерминистский подход к культурной эволюции. Они предполагают, что любой фактор прогресса в культуре обусловливается или «включается» в результате генетических изменений. Как я уже говорил в прологе, культура человека (и других приматов) первоначально возникает в зачаточном виде, а затем развивается и приумножается от поколения к поколению. Любой новый прорыв или изобретение никоим образом не связаны с появлением «новых» генов. Наоборот, сперва происходит появление новых поведенческих навыков, а уже затем происходят генетические модификации, как бы «закрепляющие» эти новшества. Другими словами, изменения в культуре предшествуют возникновению физических изменений: именно так, а не наоборот. Более того, в развитии культуры имеют место легко прогнозируемые географические различия. Если появление какого-то изобретения в одном регионе влечет за собой другие локальные инновации, ускоренный темп появления новшеств позволяет этому региону раньше других взять старт в гонке прогресса. Поэтому мы вправе ожидать существенных различий в темпах развития между разными регионами, хотя все они происходят в рамках одного и того же вида человека. Мог ли европейский ген мудрости распространиться в другие регионы? В аргументации Клейна существует целый ряд неизбежных логических допущений, сводящихся к тому, что люди полностью «интеллектуально современного» типа появились лишь около 40—50 тысяч лет тому назад. Во-первых, в этой аргументации как бы подразумевается, что ранние африканцы современного типа были гораздо мельче современного человека, то есть, другими словами, они не обладали потенциалом высшей нервной деятельности, необходимым для развития поведенческих навыков, присущих людям современного типа. Этот более чем странный вывод неизменно относился и к людям современного типа, оставшимся в Африке, и к первым мигрантам, переселившимся в Азию и Австралию, поскольку сегодня возобладало мнение, что такая колонизация могла произойти незадолго до рубежной даты — 50 тысяч лет тому назад (наиболее ранний срок установления культуры Верхнего палеолита в Восточном Средиземноморье). О чем же говорят подобные гипотетические выводы? Прежде всего, они означают, что прямые предки современных обитателей Африки, жившие в период между 50 и 130 тысячами лет тому
назад, с биологической точки зрения были не способны развить и использовать технические и поведенческие навыки эпохи Верхнего палеолита. Они не могли заниматься живописью и резьбой, торговать, организовывать сообщества и т.д. Некоторые утверждают даже, будто они не обладали даром речи, а если и обладали, то их речь была «крайне примитивной». При таких вопиющих недостатках они были бы совершенно не в состоянии, представься им такая возможность, управлять автомобилем или пилотировать самолет, сочинять и исполнять духовную и классическую музыку, рок и джаз, и, наконец, не смогли бы стать врачами, финансистами или генетиками. Генетические деревья митохондриевой ДНК и Y-хромосомы показывают, что современные африканцы являются потомками многих генетических линий, возникших гораздо раньше 50 тысяч лет тому назад и к тому же отнюдь не за пределами Африки. Почему же тогда современные африканцы способны с успехом выполнять все эти функции, которые, как полагают некоторые, были генетически недоступны для их предков? Возникает и другая логическая проблема. Если европейцы оказались первыми биологически современными людьми и представляли собой изолированную общность пришельцев, появившихся в сравнительно позднее время, как обстояли дела у жителей остальных регионов земного шара? Каким образом им удалось догнать европейцев? Все живущие на Земле люди являются абсолютно «анатомически современными» , и мы можем проследить наши генетические родословные вплоть до совсем небольшой группы предков, которая начала делиться на ветви еще в Африке около 190 тысяч лет тому назад. Ни в какой момент истории после этого общая численность человечества не опускалась ниже 1000 человек, и поэтому нетрудно понять, что увеличение численности и образование ветвей этой группы неизбежно должно было привести — и действительно привело — к образованию все новых и новых этнических групп. Итак, древнейшее ядро современного человечества достаточно рано начало дробиться, делиться на ветви и расселяться по земному шару, причем некоторые из этих ветвей никогда более не встречались вплоть до недавнего времени. Этот эффект «необратимого» разрыва никогда не проявлялся с такой очевидностью, как в случае, когда одна-единственная группа мигрантов переправилась через Красное море и двинулась в Индию, а затем дальше — в Австралию. Если же, как полагают многие последователи эволюционизма, в Европе произошло некое позднейшее генетическое изменение, сделавшее нас поведенчески современными людьми, в отличие от поведенчески «архаичных» народов, такая мутация (или мутации) должна была впервые произойти в организме некоторых европейцев во вполне определенное время, значительно позже, чем 45 тысяч лет назад, и, разумеется, это должно было иметь место За пределами Африки. Эта новая мутация должна была передаться всем потомкам, носителям мутированного гена, но ее не должны были унаследовать двоюродные братья и их потомство. Единственное исключение из этого правила могло бы возникнуть, если бы мутированный ген44 был впоследствии передан в результате близкородственного брака. Но шансы, что такой близкородственный брак мог стать реальностью, были исчезающе малы, ибо группы потомков навсегда расстались и расселились по всему свету. Если бы дело обстояло именно так, то такие навыки, как «дар живописи» или «дар речи», могли бы унаследовать только те, кто были прямыми потомками людей, впервые развивших эти навыки. Таким образом, если набор мутаций, характерных для «поведенчески полностью современных» людей, первоначально сложился в Европе около 40—50 тысяч лет то- Проблема с мутациями в том, что одна и та же мутация может происходить и в разделенных популяциях. И даже более того, однажды, может произойти обратная мутация, и даже выделена естественным отбором. Автор же убежден, что если мутация произошла, допустим, 100 тыс. лет назад, то она уже навеки.
му назад, получается, что все остальные жители нашей планеты — австралийцы, азиаты и африканцы — просто-напросто не обладали бы способностью заниматься рисованием и резьбой, изготавливать ножи или делать ставки на конных бегах Ясно, что это — полный абсурд, ибо они отлично могут делать подобные вещи. Если следовать логике этого аргумента, единственный способ, посредством которого первоначальные поселения жителей Азии, Африки и Австралии могли догнать европейцев, начиная с эпохи Верхнего палеолита ушедших далеко вперед по пути культурного развития, должен был бы заключаться в том, что эти народы вынуждены были получить своего рода «инъекцию» новых «культуроносных генов». Между тем единственным биологическим путем осуществления генных инъекций или вливаний являются миграции и браки между представителями разных рас. Но для подобной акции недостаточно было бы иметь несколько кузин-иностранок. Чтобы радикальным образом изменить потенциальные способности потомства, гипотетические старые «культуроносные гены» пришлось бы полностью заменить на «новые» . Любопытно, что массовый заброс генетического материала — это именно тот аргумент, который обычно используют сторонники гипотезы мультирегионализма, стремясь объяснить, как и почему на основе локальных подвидов единого вида Homo erectus в различных регионах планеты сформировались люди современного типа, похожие друг на друга куда больше, чем представители локальных типов Homo erectus. Основная проблема, связанная с теорией уравнивания генных потоков, заключается в том. что географические характеристики генетических деревьев мтДНК и Ухромосомы не несут никаких свидетельств подобного крупномасштабного межрегионального смешения. А теперь рассмотрим пример из области культуры. Для того чтобы австралийцы могли создать свои знаменитые наскальные рисунки около 32 тысяч лет тому назад (что они, кстати сказать, и сделали), то есть практически одновременно с появлением аналогичных наскальных рисунков в Европе, потребовался бы мгновенный и массовый «завоз» генетического материала из Европы по всему земному шару, чтобы позволить жителям удаленных регионов достичь столь высокого уровня Это очень спорная идея, в несостоятельности которой легко убедиться. Взглянув на генетическое древо, нетрудно понять, что, хотя современные австралийцы имеют с европейцами двух общих неафриканских предков по линиям М и N, живших около 70 тысяч лет тому назад, они тем не менее сохранили свои собственные характерные типы М и N. У нас нет никаких свидетельств того, что они, австралийцы, являются потомками европейцев. Нет у нас и никаких сведений о массовом «Завозе» генов из Европы в Австралию в эпоху палеолита. Общее правило — отсутствие генетического смешения после исхода из Африки На самом деле генетические маркеры по мужской и женской линиям, Y-хромосома и мтДНК, демонстрируют нам картину, прямо противоположную массовому «завозу» генов. Одно из наиболее существенных сведений, которые сообщают Y-хромосомы и мтДНК, заключается в том, что после первоначального расселения предков человечества после исхода из Африки были заселены практически все регионы Старого Света и восточного полушария, и вплоть до последнего великого оледенения, наступившего около 20 тысяч лет тому назад, между изолированными регионами не существовало практически никакого обмена генами. Генетические маркеры обеих систем со всей очевидностью показывают четкие разграничения между континентами и регионами. Культурная диффузия (особый тип распространения культуры, не требующий массовых перемещений крупных этнических групп) в эпоху палеолита была скорее способом переноса культуры в отдаленные регионы, не требующим значительного
«завоза» генетического материала. Но возможно ли допустить, что австралийские наскальные рисунки, созданные около 32 тысяч лет тому назад, восходят к европейским рисункам, возникшим практически в то же самое время? Наиболее простой ответ на этот вопрос, позволяющий решить этот и аналогичные парадоксы, заключается в том, что африканские предки всех будущих неафриканских народов и рас на момент исхода из Африки уже обладали речью, способностью рисовать, петь и танцевать — и были людьми современного типа в полном смысле этого слова! Таким образом, существует слишком много биологических и просто логических аргументов против некоего генетического эволюционного взрыва, якобы приведшего к появлению около 40 тысяч лет тому назад на Леванте, в Европе и любом другом регионе за пределами Африки человека полностью современного типа. Это требует от нас изучения прямых археологических свидетельств и антропологических аргументов в пользу более простой модели, суть которой — в том, что первые анатомически современные африканцы уже были полностью современными с точки зрения их интеллектуального потенциала. Свидетельства Недавно две известные группы антропологов и археологов провели исследование орудий, технических навыков и образа жизни наших древнейших предков, чтобы оценить их потенциальные возможности. Принципы исследований и их хронологические рамки были весьма и весьма различными, но их выводы, на мой взгляд, оказались практически идентичными. Знакомясь с их исследованиями, мы должны постоянно учитывать археологические доказательства изменений в техническом арсенале между различными этнически культурными группами, имея в виду уже Знакомый нам вопрос Яли. Существующая система письменности была изобретена около 4000 лет назад в Западной Евразии, но никому и в голову не придет говорить о появлении «гена письменности». То же самое можно сказать и о прочих выдающихся изобретениях нашего времени — радио, телевидении, компьютерах, компьютерных языках, космических летательных аппаратах и т.д., и т.п. Другими словами, мы не можем интерпретировать все более и более высокие уровни сложности новейших технических изобретений человека как вехи его биологического развития. Кроме того, многие свидетельства технократической культуры и культуры, оперирующей символами, например, деревянной резьбы и живописи на дереве, весьма недолговечны, и поэтому до нас дошло несравненно меньше свидетельств творческой активности представителей культуры, использующей дерево. Это означает, что без адекватного контекста мы не можем признать, что технические инновации — это свидетельства нового этапа биологической эволюции. Располагая достоверными знаниями о том, как те или иные культурные новшества распространялись в более близкую к нам историческую эпоху, мы вправе утверждать , что вехами на пути достаточно медленного культурного развития являются локальные «революции», затем происходит их диффузия и взаимопроникновение, и, наконец, наступает общее ускорение развития. При изучении истоков революционного переворота в эпоху Верхнего палеолита, пожалуй, особенно важно определить географический локус, где сложилась культура, непосредственно предшествовавшая ему, — в Северной Африке или Южной Азии? Каменные следы расселения человека по всему миру Разумеется, нам лучше всего начать с изучения наиболее многочисленных и долговечных следов далекого прошлого: каменных орудий. Кембриджские ученые — антрополог Роберт Фоули и палеонтолог Марта Лар — провели независимое иссле-
дование каменных свидетельств и костных останков практически из всех регионов мира, чтобы установить, с каким именно типом человека, древним или современным, ассоциируются различные технологии производства каменных орудий. Главным выводом этого исследования явилось то, что расселение по всему миру человека современного типа наиболее достоверно устанавливается по возникновению так называемой технологии 3 типа (рис. 2.3) — своего рода технического порога, который преодолели в Африке наши предки, представители вида Homo helmei, около 300 тысяч лет тому назад. Первоначально описанная как техника использования обработанной каменной заготовки, из которой делались отщепы-сколы, технология типа 3 более известна под другим названием — технология Среднего палеолита. Другая характерная черта технологии типа 3 — изменение методов обработки, переход от больших, тяжелых топоров к более мелким каменным орудиям, включая острые отщепы, которые могли иметь черенок. Таким образом, возникновение технологии 3 типа совпадает с появлением вида Homo helmei, имевшего более крупный мозг, — того самого, который, по мнению Фоули и Лар, был общим предком и нас, людей современного типа, и неандертальцев. Тип 3 стал основной технологией, которую использовали все представители этого семейства человека, включая людей современного типа, примерно до рубежной даты — около 50 тысяч лет тому назад. Использование специальных заготовок-сердечников для получения отщепов в концептуальном отношении было наиболее сложной инновацией, появившейся в Нижнем палеолите. Если эти люди были достаточно сообразительными, чтобы обрабатывать заготовки-сердечники, они наверняка догадались делать из них плоские лезвия45. Производство пластин-лезвий из обработанных призматических заготовок — это вторая этапная веха на пути технического прогресса. Однако она куда менее полезна как индикатор расселения людей современного типа, поскольку представляет собой позднейшее и достаточно локальное изобретение, появившееся в Европе и странах Средиземноморья (а впоследствии затронувшее Африку и Азию, но оставшееся неизвестным в Австралии). Несомненно, оно является не слишком надежным маркером расселения людей полностью современного типа за пределами Африки, поскольку имеются свидетельства производства пластин-лезвий другими видами, в том числе людьми не вполне современного типа (например, шательперроний- ская техника), а также техники ранних африканцев современного типа (такие, как Ховисонс Поорт в Южной Африке, 60—90 тысяч лет тому назад), находимые на стоянках, где встречаются образцы технологий Среднего Каменного века. Надо сказать, что это непродолжительное появление «совершенных» лезвий вскоре вновь уступило место типичным образцам технологии типа 3. Некоторые археологи предполагают, что такие пластины-лезвия могли быть изобретены несколько раз еще до начала Верхнего палеолита, а затем забыты. Пожалуй, двумя наиболее существенными практическими преимуществами этой техники изготовления пластин в Верхнем палеолите были многообразие видов получаемых орудий и экономия сырья. Дуэт американских антропологов и археологов, Салли МакБрирти и Алисон Брукс, развили далее аргументацию о технических навыках древних африканцев эпохи Среднего Каменного века. В своей содержательной книге, посвященной возникновению поведенческих навыков человека современного типа и озаглавленной «Революция, которой не было»<21) , они бросают вызов общепринятым представлениям о «технической революции», якобы происшедшей примерно 40—50 тысяч лет тому назад. Попробуйте проверить вашу сообразительность - выйдите в выходные За город, найдите подходящий камень и голыми руками сделайте наконечник копья, а Затем и само копье. С этой Задачей могли справится даже тупые неандертальцы.
ГсОфлфПЧССКЧ К" p.lUip« 'С фДПСПМС 'ШПОН 1С\П< ).К >1 П11 Я Г<К) ПК* ГГ"'Н\ К ЯШ IN ПИД<>|. ЧСЛ< >ПСК\1 Рис. 13
Развивая близкие идеи, но используя подход, резко контрастирующий с методикой Фоули и Лар, которые рассматривали технологию 3 типа (эпохи Среднего палеолита) как отличительный признак поведения человека современного типа, Мак- Брирти и Алисон Брукс рассматривают эволюцию культурных навыков «современных» с точки зрения технологии Среднего Каменного века в Африке. Последняя была почти современницей технологии Среднего палеолита в Европе вплоть до Позднего Каменного века в Африке, причем какой-то период после 70 тысяч лет тому назад между этими регионами существовали крайне скудные контакты и взаимообмен. Так, эти исследователи считают Средний Каменный век в Африке, начавшийся с появления Homo helmei около 250—300 тысяч лет назад, более динамичным и творчески успешным с точки зрения эволюции культуры процессом, чем его современник, Средний палеолит в Европе, подчеркивая, что в нем выделялись черты, более характерные для Верхнего палеолита в Европе. По их мнению, на протяжении нескольких веков в Африке происходил процесс постепенного формирования сообществ и накапливания целого комплекса сложных культурных и материально- технических знаний и навыков. Если обратиться к истории Африки, нетрудно Заметить, что лишь немногие из этих технических и социально-общественных новаций могут ассоциироваться с этапами биологической эволюции, когда Homo helmei начал активно вытесняться людьми современного типа. Зато несравненно больше фактов можно отнести к чисто культурной эволюции, которая набирала ускоренный темп развития. Новаторские африканские орудия МакБрирти и Брукс показали, что, в отличие от Европы, где пластины-лезвия явились отличительной чертой появления человека современного типа около 40—50 тысяч лет тому назад, подобные лезвия использовались в Африке еще в Среднем Каменном веке, около 280 тысяч лет тому назад, опередив таким образом появление людей современного типа на добрую четверть миллиона лет. Другим типом каменных орудий, буквально процветавшим в Среднем и Верхнем палеолите, были каменные наконечники. Эти наконечники представляли собой по большей части длинные отщепы, которые обрабатывались по обеим кромкам, чтобы их можно было насадить на древко копья. История их использования в Африке насчитывает более 250 тысяч лет, что гораздо дольше, чем в Европе, и, как подчеркивают те же МакБрирти и Брукс, демонстрирует куда более широкий и разнообразный спектр региональных вариантов (см. рис. 2.4). Один из специализированных типов каменных орудий, первоначально появившийся в Африке, впоследствии был «экспортирован» в Европу в раннюю эпоху ее развития. Тип этот — микролиты. Эти небольшие (25 мм и меньше), но тщательно обработанные орудия, затупленные с одной кромки как перочинный нож, делались из небольших пластин-лезвий или их сегментов. Круг их применения был весьма широк; в частности, они могли использоваться в составных орудиях (ножи, серпы), а также в качестве наконечников для копий и стрел. Отдельный поврежденный микролит было легко извлечь и заменить новым. Микролиты, считающиеся технологией 5 типа — высшим уровнем сложности развития каменных орудий, — знаменовали собой этапную веху: начало Позднего Каменного века в Африке. Первые образцы такого типа были найдены в Мумба Рок Шелтер, Танзания; их возраст — около 70 тысяч лет. В Европе же они появились гораздо позже, в основном — после последнего оледенения, около 8000 лет тому назад. Наиболее ранние находки микролитов, сделанные не в Европе, а, что весьма примечательно, на Шри-Ланке (о. Цейлон), можно датировать временем около 30 тысяч лет назад. Это указывает на непосредственное влияние и «экспорт» идей из Африки по южному маршруту (см. главу 4).
Рис. 24 Использование некаменных материалов, таких, как кость и рог, для производства оружия и всевозможных орудий считается еще одним «изобретением» европейцев, сделанным около 30—40 тысяч лет тому назад. Между тем МакБрирти и Брукс приводят достоверные свидетельства применения орудий из кости в Африке еще 100 тысяч лет тому назад. Более того, некоторые из наиболее ранних орудий из кости имели острие с зазубринами, напоминающими наконечники гарпунов (см. рис. 2.4). Другим сенсационным изобретением, появившимся около 280 тысяч лет тому назад , во времена наших далеких прадедов, Homo helmei, стало использование камней для растирания. Такие камни выполняли две совершенно различные функции: одни из них применялись для растирания пищи, другие — для растирания минеральных пигментов, например, желтой и красной охры, для приготовления красок. Последний вид применения куда более важен для истории нашего интеллектуально-
го развития. Древнеафриканские художники Использование пигментов считается еще одной этапной вехой истории Верхнего палеолита в Европе, так что их появление около 280 тысяч лет назад в Африке со всей очевидностью показывает, что действительно прекрасные наскальные рисунки в пещерах Шове, считавшиеся первым реальным доказательством абстрактно- символического мышления древнего человека, ослепили нас и не позволили заметить такую же перемену в сознании наших куда более отдаленных предков. Пигменты использовались в Африке еще 100 тысяч лет тому назад, причем настолько широко, что добыча минеральных красителей, в частности гематита (красного железняка) , можно сказать, велась в промышленных масштабах. Между тем первые подобия карьеров для добычи минералов появились в Европе всего лишь 40 тысяч лет тому назад. Только в одном руднике в Африке с поверхности скальных стенок было добыто не менее 1200 тонн породы, содержащей пигменты-красители. Некоторые антропологи и археологи были поражены, убедившись, что использование пигментов носило систематический характер, поскольку они считали этот факт, наряду с практикой погребений, одним из ранних свидетельств способности к символическому мышлению. Минеральные пигменты применялись в качестве красок для создания рисунков на стенах пещер и других объектах, боевой и ритуальной раскраски тела, при погребении усопших, а также лечении ран. Неандертальцы также использовали пигменты, хотя датировка находок, подтверждающих это, скорее говорит о том, что они заимствовали эту практику посредством культурной диффузии у древнейших людей современного типа. К сожалению, мы уже никогда не уз - наем, в какой мере густой волосяной покров на теле неандертальцев служил им защитой от холода, но он, естественно, затруднял нанесение боевой раскраски и снижал ее практическое значение. Люди эпохи Верхнего палеолита использовали пигменты как минерального, так и растительного происхождения, но свидетельства применения растительных пигментов в Среднем Каменном веке в Африке крайне скудны, а со временем исчезнут окончательно. Доказательства существования памятников изобразительной живописи также весьма ограничены из-за их глубокой древности. Это особенно относится к Африке, в которой крайне мало известняковых карстовых пещер типа тех, в которых так хорошо сохранились знаменитые рисунки в Ласко и Шове. Любопытная особенность рисунков пещеры Шове, этого древнейшего памятника живописи в Европе, заключается в том, что они представляют наиболее совершенные образцы искусства эпохи палеолита. Однако, обладая невероятной экспрессивностью и живописной выразительностью и используя для достижения особо драматического эффекта элементы рельефа самих стенок, наскальные рисунки Шове отнюдь не выглядят первыми робкими проблесками абстрактно-символического мышления. То, что мы видим в них, — это вполне зрелый стиль, вершина целой эпохи в искусстве, по сравнению с которой позднейшие пещерные рисунки кажутся явным шагом назад. Однако самые древние образцы изобразительного искусства были обнаружены все-таки не в Европе, а в одной из пещер в Намибии (Южная Африка), и датируются они, по контексту, Средним Каменным веком, точнее — от 40 до 60 тысяч лет тому назад, то есть они значительно старше европейских рисунков (см. рис. ниже). В различных районах Южной Африки были найдены гематитовые «карандаши», датируемые эпохой свыше 100 тысяч лет назад. Археологические свидетельства такого рода опять-таки противоречат представлениям о Европе как о месте, где произошла «революция символического мышления человечества». Как отмечают МакБрирти и Брукс, в Африке вполне могут существовать памятники живописи еще более глубокой древности, но прямые свидетельства их существования либо безвозвратно утрачены, либо их еще предстоит най-
ти, когда поисковые работы в Африке будут проводиться с такой же интенсивностью, как в Европе. Этот кот (или, может быть, бык), найденный на скальной стоянке «Аполло-11» в Намибии - возможно, самый ранний в мире образец репрезентативного искусства. Его возраст - 40-60 тыс. лет. Узнаваемые изображения людей, животных и разных предметов в любом случае не являются первыми свидетельствами символического мышления. Правильные линии, поперечные царапины и бороздки на кусках породы или блоках минеральных пигментов, по всей вероятности, имели некое символическое значение. Такие артефакты часто находят на стоянках в Африке; их возраст — более 100 тысяч лет. Но, пожалуй, самые ранние свидетельства таких примитивных «рисунков» на камнях найдены в песчаных пещерах в Индии. Они относятся к рубежу Нижнего и Среднего палеолита, то есть их возраст — от 150 до 300 тысяч лет. Австралийский археолог Роберт Беднарик, напротив, утверждает, что ряды волнистых линий и ложбинок (мелких выемок на поверхности камня) в пещерах Бхимбетка неподалеку от Бхопала являются самыми ранними памятниками символического искусства во всем мире. Древнеафриканские украшения Индивидуальные украшения, например, с использованием бусин и подвесок, являются , по мнению археологов, новым усложнением ритуальных и символических практик в эпоху Верхнего палеолита в Европе. Найдены свидетельства ношения нательных украшений людьми полностью современного типа в Европе примерно 40 тысяч лет назад, но особенно широкое распространение они получили в гравет- тийских культурах, хотя есть факты, подтверждающие их существование около 40 тысяч лет тому назад. Один из самых впечатляющих примеров таких украшений — украшения, найденные в древнем захоронении в 200 км к востоку от Москвы, в Сунгире. Там около 24 тысяч лет тому назад в непосредственной близости от приближающихся ледниковых плит очередного ледникового максимума были сделаны два захоронения, в которых находились останки трех человек: старика и двух детей. Все трое были облачены в одежды, богато украшенные тысячами костяных
бусин. Пышность наряда покойных довершали браслеты из кости, жезлы, фигурки животных и всевозможные подвески. МакБрирти и Брукс установили, что индивидуальные украшения появились в Африке на несколько десятков тысяч лет раньше, чем в Европе. В качестве примера исследователи приводят подвеску из раковины, найденную в Южной Африке в захоронении ребенка и датируемую около 105 тысяч лет тому назад, а также ряд других украшений и подвесок с просверленными отверстиями. Их возраст — более 130 тысяч лет, и они относятся к африканскому Среднему Каменному веку Бусины, сделанные из скорлупы яиц страусов, — характерная черта орнаментики африканского Позднего Каменного века; их можно отнести к эпохе около 60 тысяч лет тому назад. Л о У- & - .... ш ^.и,„ . , LL, , , • J Д_ „.1 _ 1 ... . -1 1 Ш lUOk IMJk 2W>k iWk Рис 2.5 Как показывает рис. 2.5, где суммированы свидетельства достаточно постепенного накапливания элементов культуры людей современного типа за последние 300 тысяч лет, использование пигментов, нанесение символических меток на скалы и
новая техника изготовления лезвий и наконечников вообще не являлись изобретением человека современного типа. Эти навыки и символические действия начали формироваться еще около 250 тысяч лет тому назад — на достаточно раннем этапе развития наших архаических предков. Более хрупкие артефакты — свидетельства сложной и развитой культуры, например бусины и наскальные рисунки, нередко находимые в Африке, датируются эпохой на несколько десятков тысяч лет старше первых аналогичных памятников в Европе. Добыча минералов, костяные орудия и гарпуны из кости появились в Африке около 100 тысяч лет тому назад. Что же касается позднейших навыков, то они в хронологическом отношении ассоциируются с людьми современного типа. Африканские рыбаки Эти новшества, созданные «современными» людьми, затрагивали все стороны человеческой жизни. Рассмотрев вопрос об их занятиях, мы видим еще более широкий спектр поведенческих навыков, начавший складываться в еще более раннюю эпоху, между 110 и 140 тысячами лет тому назад, — время, к которому относятся наиболее древние ископаемые свидетельства о появлении в Африке людей современного типа. Поскольку мы вовсе не хотели бы попасть в ловушку и автоматически приписывать эти новые навыки неким уникальным генетическим изменениям, есть смысл проанализировать новые черты поведения, которые сразу же ставят нас на целый уровень выше нашего предка, Homo helmei, обладателя крупного мозга. Переход на новый, более разнообразный рацион питания и включение в него рыбы и моллюсков, вероятно, имел место около 150 тысяч лет тому назад. Не будем забывать и том, что неандертальцам, жившим около 60 тысяч лет назад на Средиземноморском побережье, тоже была знакома практика собирательства на прибрежной полосе. Бесспорно, важнейшим поведенческим навыком всякого животного является способность добывать пищу. За последние 2 млн. лет все больше и больше африканских земель превращались в пустыни, так что добывать пищу становилось все труднее. Чтобы выжить, людям приходилось проявлять больше изобретательности, и они превратились в кочевых охотников и собирателей, бродивших по просторам саванн. Именно так кормились наши далекие предки. Люди архаического типа примерно с начала Среднего Каменного века уже были способны вести успешную охоту на крупных травоядных животных. Период сильного оледенения, продолжавшийся между 130 и 170 тысячами лет назад, уничтожил большинство видов дичи, служивших для человека основными источниками калорий и белков. Поэтому нельзя считать простым совпадением, что, начиная примерно со 140 тысяч лет тому назад, в эпоху Среднего Каменного века, в Африке возник новый способ добычи пищи — собирательство на прибрежной полосе. Собиратели охотно ели моллюсков, найденных на берегу и служивших обильным источником белка. Следы собирателей обнаружены и в Южной Африке, в устье реки Класис, но наибольший интерес для нас представляет прибрежная стоянка собирателей в Абдуре, Эритрея, на берегу Красного моря. Дело в том, что именно эти места могли стать отправным пунктом на пути собирателей в далекую Австралию (см. главу 1). Здесь, в Абдуре, на самой высокой точке, на которой находился уровень моря в последнюю междуледниковую паузу, в слоях, образовавшихся около 125 тысяч лет тому назад, рядом с костями крупной африканской дичи найдены остатки раковин морских моллюсков и орудия Среднего Каменного века. МакБрирти и Брукс утверждают, что переход от спорадического собирательства к настоящему рыболовству произошел в Африке примерно 110 тысяч тому назад. Мне посчастливилось оказаться в числе тех, кому первооткрыватель этих артефактов , эритрейский геолог Сейфе Берхе, фактически сам показал знаменитый риф Абдур. Отправившись в путь вниз по довольно крутому откосу, мы покинули про-
хладное орошаемое плато, окружающее столицу Эритреи, Асмару, и вскоре достигли жаркого берега Красного моря, оказавшись в пострадавшем от войны46 порту Массава, процветавшем в эпоху арабского владычества. Сделав краткую остановку, чтобы запастись водой и мороженым, мы направились на юг и около трех часов ехали по не слишком ровной, пыльной и продутой всеми ветрами дороге, тянущейся вдоль побережья. Участки причудливого вулканического рельефа и мощные горные складки чередовались с засушливыми аллювиальными равнинами. Здесь нам пришлось ненадолго задержаться и поменять колесо: мы напоролись на острый вулканический камень. Был конец сухого сезона, и скудные кустарники, по большей части — акации, едва-едва зеленели. Несколько газелей, шакал, мелькнувший вдалеке заяц, дрофа да орел — таковы были скудные остатки того обилия живности, которое мне доводилось видеть в этих местах перед недавней войной. Зато теперь всюду виднелись стада верблюдов и коз, коров и курдючных пустынных овец. Кроме редких пастухов-кочевников, единственными коренными обитателями этой части побережья, простирающейся до Джибути, были афары47. Афары, издревле селившиеся в легких хижинах из ветвей кустарников, полностью зависели от своих стад и каждый день добывали воду для своих внушительных стад из колодцев, выкопанных в пересохших речных руслах. Мы остановились на привал на краю одного из таких высохших рукавов в дельте на ровной, как стол, песчаной поверхности пустыни, возвышающейся на добрые 10 м над берегом моря. Вскоре я с удивлением заметил, что мы расположились на том самом знаменитом рифе, где найдены слои, возраст которых — более 125 тысяч лет. Когда, примерно 120 тысяч лет назад, климат в этих местах начал быстро ухудшаться, уровень моря резко понизился, и риф, покрытый всевозможными кораллами и раковинами, живописно поблескивающими на солнце, оказался над водой, прямо у нас под ногами. Устойчивый тектонический подъем продолжался, в результате чего вся обширная полоса рифов поднялась еще на 5 м, образовав утес, протянувшийся на 10 с лишним километров вдоль побережья. Этот дополнительный выступ и защитил риф от волновой эрозии, имевшей место при следующем подъеме уровня океана, который наступил примерно 5500 лет тому назад. На следующий день после приезда мы спустились по склону утеса в сухую долину, образованную высохшим руслом, и встретили нескольких афаров, поивших свои стада. Чтобы защитить колодец от загрязнения, они доставали воду из него кожаными ведрами и выливали в большой, напоминающий мутный прудик резервуар, устроенный прямо в песке. И пока коровы, козы и овцы теснились у края, с нетерпением ожидая своей очереди напиться из этого импровизированного «корыта», пастухи распевали песню, восхваляющую воду. Сразу же после этой идиллической сцены Сейфе Берхе показал мне раковины, возраст которых — более 125 тысяч лет. Остатки устричной трапезы выглядели так, словно они были оставлены не далее как вчера. Нам сразу же бросился в глаза обсидиановый нож, торчащий посреди окаменелых остатков раковин и как бы вмурованный в их массу. Его форма не оставляла никаких сомнений в том, что он был обработан, но в эти места его, видимо, принесли древние мастера, ибо ближайшее месторождение обсидиана находится в 20 км отсюда. Груды раковин, кости животных, нож и прочие артефакты из обсидиана дополняли общую картину трапезы, съеденной древними людьми, которые жили на рифе много тысячелетий назад. Куски коралловых блоков крошились у нас из-под ног, но иначе нам было невозможно вскарабкаться к диковинкам и рассмотреть их вблизи. Среди коралловых обломков на песке вокруг этих огромных блоков тут и там виднелись многочис- Имеется в виду война За независимость Эритреи, вспыхнувшая в 1980е гг. — Прим. перев. 47 Афары — народность в северо-восточной Эфиопии и Эритрее. Афарский язык относится к группе данакильских, одной из подгрупп кушитских языков — Прим. перев.
ленные обсидиановые лезвия-сколы длиной 10—40 мм, причем некоторые из них по- прежнему оставались острыми как бритва. При необходимости я вполне мог бы ими побриться. Я вспомнил, что в статье в «Nature», в которой рассказывалось об этой ценнейшей археологической находке, упоминались обсидиановые ножи, обнаруженные на рифе, но это были настоящие микролиты. Главная загадка этой находки заключалась в том, что 125 тысяч лет — это слишком большая древность для микролитов, разумеется, если они не были занесены сюда в гораздо более поздние времена. Тот факт, что они были рассыпаны тут и там, а не торчали из груды окаменевших раковин, делал последнюю гипотезу вполне вероятной. Как показывают данные археологических раскопок, микролиты начали появляться в культурных слоях в Африке лишь около 80 тысяч лет тому назад. Микролиты, поблескивавшие перед нами, были рассеяны в слоях песка, покрывавших утес, и вполне вероятно, что они действительно попали сюда много позже. Интересно, что наиболее ранние микролиты за пределами Африки были найдены как раз к западу от Красного моря, в Шри-Ланке. Наконец, среди особенностей поведения, присущих человеку современного типа, мы видим обмен товарами из весьма удаленных мест, то есть, другими словами, зачаточные формы торговли или доставки важнейших товаров, например обсидиановых блоков и орудий из него, на 300 км и больше. В данном случае мы вновь видим, что и этот вид человеческой деятельности впервые появился в той же Африке по меньшей мере 140 тысяч лет тому назад. Ноухау, возраст которого — 2 миллиона лет Сложная и многогранная картина занятий первых «анатомически современных» жителей Африки, нарисованная МакБрирти и Бруксом, показывает, что на момент их появления, около 140 тысяч лет тому назад, практически половина из четырнадцати важнейших критериев — ключей к оценке разумных навыков, которые в ходе дальнейшего развития позволили нам совершить полет на Луну, уже существовала в Африке. Три из них (использование пигментов, камни для растирания и обоюдоострые ножи) были изобретены еще представителями предшествующих видов человека более 140 тысяч лет тому назад. Примерно 100 тысяч лет назад, вскоре после первого исхода на Левант, возникли три четверти этих навыков, а остальные три появились задолго до того, как нога человека современного типа впервые ступила на земли Европы. С точки зрения постепенного накапливания позитивных изменений в культуре на протяжении последних 300 тысяч лет гипотезу о некоей внезапной «культурно-технической революции в Европе», имевшей место всего 40 тысяч лет назад, лопается как мыльный пузырь. И вместо привычных определений статуса человека48 как «способности к адаптации и изобретательности, сопровождаемых физической эволюцией», мы видим, как эти качества действуют с самого начала истории нашего рода Homo — охотников, изобретателей и создателей всевозможных орудий, — насчитывающей более 2 млн. лет. Несмотря на окончательное ниспровержение его мнимой «особой роли» в эволюции, Верхний палеолит в Европе остается поистине уникальным свидетельством наиболее блистательной эпохи локального самосознания и самовозвеличивания. Но что, собственно, он может поведать нам о нас самих? Да, есть некоторые факты и совпадения, вплоть до распределения дат возникновения наиболее ранних культур эпохи Верхнего палеолита, которые действительно связаны с вторжением в Любопытно, что в древнекитайской философской системе Конфуция (VI в. до н.э.) ключевым понятием является Знаменитое «жэнь» (в традиционном переводе — человечность, гуманность) — совокупность этических и социальных норм поведения, присущих достойному человеку. Не вызывает сомнений глубокая древность понятия «жэнь», восходящая к временам, когда человеку приходилось доказывать себе подобным, что он действительно отличается от животных. — Прим. перев.
Европу первых людей современного типа (ауриньякская культура и ее преемница, граветтийская культура), и притом таких вторжений было не одно, а два. В следующей главе мы поговорим о том, откуда и почему явились эти пришельцы и как генетический след подтверждает эту точку зрения. ГЛАВА ТРЕТЬЯ ДВА ТИПА ЕВРОПЕЙЦЕВ Как мы уже знаем, главный вопрос о происхождении европейцев заключается не в том, мигрировали ли предки будущих европейцев из Африки особым маршрутом, отдельно от предков будущих азиатов и австралийцев, и не в том, чтобы навсегда покончить с мифом о том, будто они были первыми людьми, поведение которых отвечало всем критериям поведения человека современного типа. Вопрос этот куда более серьезен. Чем объяснить столь неожиданный и пышный расцвет культуры? Носила ли их культура аборигенный, местный характер или была откуда-то занесена? Почему некоторые археологи указывают на целый ряд культурных влияний на Европу в период между 20 и 50 тысячами лет назад, причем одно из них исходило с Востока? В этой главе мы поговорим о том, что существуют особые генетические маркеры, прослеживаемые параллельно двум различным волнам культурных влияний в археологически документированной истории Европы, которые имели место около 25 тысяч лет назад, накануне последнего ледникового максимума. Они показывают, что «восточные» корни происхождения европейцев — это отнюдь не нелепый вымысел. В главе 1 мы убедились, что предки европейцев, клан N (или Насрин), принадлежали к одной из первых ветвей, отделившихся от общего ствола мигрантов, совершивших исход из Африки и появившихся в Аравии, по всей видимости, около 80 тысяч лет тому назад. Несмотря на столь уверенное позиционирование у самого корня генетического древа по материнской линии в Азии, предкам европейцев пришлось провести в Южной Азии несколько десятков тысяч лет. Они пробыли там примерно до рубежной даты — 50 тысяч лет назад, когда влажная и теплая фаза климатического цикла покрыла Аравийскую пустыню ковром зеленой растительности , открыв путь к землям Плодородного Полумесяца — в Турцию и на Левант. Однако эти факторы никак не повлияли на их кузенов — первопроходцев из собирателей на прибрежной полосе, которые продолжали продвижение в Юго-Восточную Азию и Австралию вдоль побережья Индийского океана. Они прибыли в Австралию примерно 60 тысяч лет назад, задолго до того, как началось активное заселение Европы. С точки зрения жителей Азии, Европа была труднодоступным полуостровом, простиравшимся к северо-западу от Старого Света, своего рода географическим тупиком. В генетическом, а также в географическом отношении европейцы были побочной ветвью генеалогического древа мигрантов, совершивших исход из Африки. Поскольку первые не африканцы современного типа появились в Азии, «полуостровная» Европа была более открытым и благодарным восприемником всевозможных культурных инноваций и изобретений эпохи Верхнего палеолита, чем жители районов, где эти инновации возникли. С этой точки зрения последняя глава была посвящена развенчанию сложившегося археологически-антропологического мифа о великой революции в области биологии человека, якобы совершившейся в Европе и на Леванте, после чего все остальное человечество будто бы последовало за «передовыми» европейцами. Первые европейцы современного типа В предыдущей главе мы уже говорили о том, что наши кузены-неандертальцы на
пороге своего окончательного исчезновения около 28 тысяч лет назад тоже начали осваивать технические идеи Верхнего палеолита. Это частичная путаница в сфере культурных различий между неандертальцами и людьми современного типа не означает, что археологи не в состоянии обнаружить древнейшие материальные следы и артефакты, свидетельствующие о проникновении в Европу людей современного типа. Напротив, начиная, примерно с 30 тысяч лет тому назад, по всей территории Европы начали быстро и успешно распространяться сразу несколько таких технико-культурных традиций, связанных с людьми современного типа. Сроки и направления распространения этих традиций были весьма и весьма различными, и поэтому они получили целый ряд названий, связанных со стилевыми особенностями самих орудий и названиями мест, где они были впервые обнаружены. Природа ранних культур человека современного типа в Европе была существенно разной, и некоторые археологи склонны классифицировать их как две основных волны. Концепция переселений может быть развита значительно дальше, чем простое описание диффузии (проникновения) культур, а это — аргументы в пользу двух ветвей миграции, носительниц нескольких различных культур. Первую из этих волн, проникшую в Европу около 46 тысяч лет тому назад, принято называть ау- риньякской культурой — по названию деревушки Ауриньяк (Верхняя Гаронна) в южной Франции, где впервые были обнаружены артефакты этой культуры. Более поздняя культура, сложившаяся примерно 21—30 тысяч лет назад, получила название граветтийской — по местности Ля Граветт в районе Перигор (Франция). Для нее характерны односторонние ножи (одна кромка которых притуплена, как у перочинного ножа) и остроконечные лезвия. Весьма соблазнительно приписать распространение этих идей массовым миграциям древних людей. Однако, как показывает история более поздних времен, распространение идей и навыков в широких массах населения может быть более быстрым и всеобъемлющим, чем миграции самих людей. Что же касается первых ветвей заселения Европы людьми современного типа, то можно говорить о существовании генетических свидетельств как минимум двух отдельных миграций, соответствующих появлению новых технико-культурных традиций, которые принесли с собой люди современного типа. Ауриньякская культура Ауриньякская культура эпохи Верхнего палеолита впервые появилась в Европе на территории нынешней Болгарии, куда ее носители проникли, по всей видимости, из Турции. Вскоре после этого новый тип каменных орудий начал быстро распространяться вверх по Дунаю. Он появился на стоянках в Исталлоско, Венгрия, а затем к западу от Дуная, в Виллендорфе, Австрия. Неудержимое продвижение ауриньякской культуры вверх по Дунаю и на запад от Черного моря вскоре привело к ее появлению в верховьях Дуная — в Гейссенклёстерле, Германия. Однако Задолго до этого ауриньякская культура продвинулась к югу от Австрии и проникла в северную Италию. Оттуда она стала быстро распространяться по всей Ривьере49, перебралась через Пиренеи, достигла Эль Кастильо в северной Испании и, наконец, около 38 тысяч лет тому назад появилась на Атлантическом побережье Португалии. Ауриньякская культурная традиция в том или ином виде просуществовала до позднейших времен, и ее датировка и атрибуция по останкам человеческих скелетов носит весьма условный характер. Однако это раннее и быстрое проникновение Ривьера — обширный район Средиземноморского побережья, простирающийся на восток от Марселя (Франция) до Ла Специя (Италия). Название «Ривьера» восходит к французскому rivier (букв, «река») и означает Речной край, поскольку там расположены русла и дельты ряда рек, впадающих в Средиземное море. — Прим. перев.
в регионы, в которых прежде отмечались лишь следы культур эпохи Среднего палеолита, свидетельствует о том, что здесь действительно имела место колонизация. Что касается стилей каменных орудий ауриньякской культуры за пределами Европы, то пока не обнаружено археологически достоверных артефактов, относящихся к периоду ранее 47 тысяч лет тому назад. Наиболее реальный кандидат на роль ее предшественника — Ближний Восток. Так, бельгийский археолог Марсель Отте установил, что горы Загрос (являющиеся частью Плодородного Полумесяца) были прародиной техники создания каменных орудий ауриньякской культуры. Это хорошо согласуется с моей точкой зрения о том, что Плодородный Полумесяц в эпоху палеолита служит своеобразным коридором для проникновения на Левант. Маршрут проникновения первых людей современного типа в Европу, вероятнее всего, пролегал через нынешний Босфорский пролив (который в те отдаленные времена был сухопутным перешейком, а Черное море — пресноводным озером). Как согласуется датировка генов и каменных орудий Самый волнующий вопрос здесь — это вопрос о том, не обнаружены ли генетические следы этого первого проникновения в Европу. Как это ни удивительно, некое подобие следов такой древности позволяет обнаружить лишь митохондриевая линия; именно она имела предков на Ближнем Востоке. Другими словами, это — ключ, показывающий, что Европа первоначально заселялась потомками одной группы мигрантов. Подобная точка зрения не явилась результатом открытия некоего «справочника по генетической истории», где можно проследить точные даты появления любого гена, ибо такого справочника просто не существует. Мезолит Древнейший Верхний палеолит Ранний Срощ.чкй верхний Ворштй палеолит палеолит Поздний Верхний палеолит Неолит 5О40О0 40.000 30,000 20,000 Лет тому назад 10.000 5.7% 5.4% 1,7% 3 0% 37 7% 3,9% 2.2% 4.6% 2.9% 6 1% 2.2% о В и >Н <и С С CL к О и В о е: SD и! Рис. 3.2
Туман, которым окутана генетическая история Европы, еще только начинает рассеиваться. Прежде всего, надо сказать, что за последние 50 тысяч лет в Европе происходили многочисленные массовые миграции населения, и ее территория подвергалась пагубному воздействию ледниковых периодов. Войны, вторжения и позднейшие миграции в Европу и на Ближний Восток и обратно всякий раз основательно перемешивали варево этносов в генетическом котле европейцев. Авторитетная интернациональная группа, состоящая из тридцати шести сотрудников во главе с видным генетиком-эволюционистом Мартином Ричардсом, ныне — сотрудником Хаддерсфилского университета в Англии, собрала все имеющиеся в наличии данные по мтДНК и недавно опубликовала подробное исследование. Ученые изучили практически все имеющиеся данные исследований мтДНК по Европе и, используя эффективную методику выявления и устранения погрешностей, в частности обратные миграции, выявили одиннадцать наследственных линий-родоначальниц для Европы и восемнадцать исходных линий — для Ближнего Востока. L3. Ева выходцев из Африки Asm.* Насрин аш и Рохани рьГТ Jl_ В Tl Европа WV Н V N) №эн:ь Wt4 hlfiUl - 70k - 60k 80k Африки Иэвержвни» вулкана Тоба Колонизация „, (З&селенив) juk Западной Евразии 4* _„ ГряввттиЙскйи лж культура в Европе и. Заселение А* Америки К* "t Amtnrg Рис 3 3 С помощью генетических часов Ричарде и его коллеги сумели провести датиров-
ку исходных линий на Ближнем Востоке и линий-родоначальниц в Европе (рис. 3.2). Четыре исходных линии (J, Т, U5 и I на рис. 3.2) на Леванте могли датироваться периодом от 45 до 55 тысяч лет назад, что свидетельствует о том, что Ближний Восток в те времена сам был объектом колонизации потомками линий, которые были «дочерьми» и «внучками» ветви Насрин. Как показано на рис 3.3, это были, разумеется, линии правнучек и праправнучек L3, нашей общей Евы выходцев из Африки. Благодаря достаточно широкому спектру погрешностей для данных мтДНК, период от 45 до 55 тысяч лет назад включает в себя наиболее ранние данные эпохи Верхнего палеолита, что вполне согласуется с временем колонизации Ближнего Востока в Верхнем палеолите. Пятая дочь Европы Пожалуй, наиболее противоречивым выводом, к которому пришли многие исследователи в рамках этого обширного обзора генетической предыстории материнских линий Европы, является идентификация и датировка первой линии-родоначальницы в Европе, U5. Первоначально в Европу проникла линия U5, генетическая праправнучка одной из четырех исходных линий на Леванте (рис. 3.4) . Этот европейский клан вобрал в себя характерные черты Ближнего Востока и Европы. Несмотря на свою глубокую древность, эта линия не встречается в Восточной Азии, будучи ограничена к западу от Центральной Азии Левантом и Персидским заливом, странами Средиземноморья и Европой, а ее древняя дочерняя ветвь, U2i, присутствует в Индии. Общий возраст этого клана на Ближнем Востоке превышает 50 тысяч лет. Согласно молекулярным часам, наша искомая пятая дочь Европы, U5, также имеет возраст около 50 тысяч лет, и представляет собой наиболее древнюю линию во всей Европе, возникшую За 15 тысяч лет до появления в Европе следующей линии-родоначальницы. Но каким путем генетический сигнал от 54 до 50 тысяч лет назад распространился на Ближний Восток, а оттуда через дочернюю ветвь U5 в Европу, если археологические датировки появления наиболее ранних памятников людей Верхнего палеолита на Леванте и древнейших артефактов ауриньякской культуры в Болгарии составляют соответственно 47 и 4 6 тысяч лет? Это несоответствие можно объяснить систематическим занижением данных при радиоуглеродном анализе любого времени свыше 40 тысяч лет вследствие так называемого потолочного эффекта50. Хотя линия U5, повидимому, возникла на Ближнем Востоке примерно в то же время, когда она проникла в Европу, ее потомков можно встретить только на весьма ограниченной территории среди представителей национальных меньшинств, проживающих в Турции и Транскавказском регионе Турции и Ирана (см. рис. 3.4). К этим меньшинствам относятся турки, армяне, азербайджанцы и курды. Все эти народы и сегодня живут в границах древнего Плодородного Полумесяца, простирающегося от Турции и Транскавказского региона на юго-восток через горы За- грос на территории Ирака и Ирана. Плодородный Полумесяц почти совпадает с землями Курдистана и, наконец, образует своего рода коридор, проходящий параллельно Месопотамии, но к северу от нее, вплоть до побережья Персидского залива — части акватории Индийского океана. Особенно показательно, что линия U5 почти полностью отсутствует в Аравии, что не позволяет считать предков этих народов основным этническим материалом первой волны колонизации Европы носителями ауриньякской культуры. Можно констатировать, что в своём современном виде на историческом интервале (от десятков лет до 60—70 тысяч лет в прошлое) радиоуглеродный метод можно считать достаточно надёжным и качественно откалиброванным независимым методом датирования предметов биологического происхождения. Но ранее действительно этот метод давал большие погрешности для времени свыше 40 тысяч лет, также как и в случае сотен лет.
Есть ли у нас шанс найти генетические следы, согласующиеся с теорией быстрого продвижения создателей орудий ауриньякской культуры на запад, на территорию Центральной Европы, в результате которого около 40 тысяч лет тому назад они достигли Пиренеев и Испании? Хотя линия U5 в наши дни распространена в Европе практически повсеместно, мы знаем, что старейшая правнучка Европы, линия U5a, возраст которой — около 40 тысяч лет, является наиболее распространенной в Стране Басков, находящейся на севере Испании. Будучи одним из немногих прибежищ европейцев во время последнего ледникового периода, Страна Басков51 сумела сохранить свое исходное генетическое многообразие куда лучше и полнее, чем другие районы Западной Европы. Таким образом, линия U5 — одна из немногих уцелевших дочерних линий Европы, позволяющая проследить родословную предков первых европейцев вплоть до 50 тысяч лет назад. Эта линия является общей у европейцев с армянами, турками, азербайджанцами и курдами. Что же нам известно о ее семействе, о том, откуда она пришла и кто были ее ближайшие сестры? Изучение древа генетических линий (см. рис. 3.3) дает нам генеалогию, которую мы можем интерпретировать в библейском духе. Европа в генетическом отношении была дочерью Рохани, которая, в свою очередь, была дочерью Насрин, генетической дочери L3 — «Евы выходцев из Африки». Но по какому же маршруту материнский клан Европы прибыл на Левант и где родилась его дочь, линия U5, колонизовавшая и заселившая Европу? Нам неизвестны коренные типы Насрин и Рохани, за исключением Южной Азии, где потомки Насрин встречаются лишь спорадически, а потомки Рохани представлены широким и вариативным генетическим спектром. Большинство типов Рохани, имеющихся в Индии, не встречаются более нигде, но именно это многообразие типов Рохани в Индии и позволяет нам определить, где линия U5 начала ветвиться. Это произошло, видимо, по меньшей мере, 55 тысяч лет назад и, таким образом, предшествовало проникновению дочери Рохани, Европы, на Левант. А это дает все основания считать, что прародиной этих линий предков европейцев была Южная Азия. Но даже эта датировка, вполне возможно, недооценивает истинный возраст клана потомков Рохани. Весьма вероятно, что возраст клана Рохани в Азии — значительно старше 55 тысяч лет. Более того, по оценкам китайских исследователей, две азиатские подгруппы потомков Рохани имеют гораздо более почтенный возраст52. Возраст трех первых из семи «дочерей» Европы — по 50 тысяч лет У пятой генетической дочери клана Европы были и другие сестры; всего дочерей Европы было семь, но лишь две из них имели такой же возраст, как и U5. Это были ветви U6 и U2i, и весьма характерно, что ни та, ни другая ветвь в Европе не представлены. Мы уже проследовали за ветвью U6 в Северную Африку. Уникальный идентификатор берберов, эта ветвь имеет такой же возраст, как и U5, а именно 50 тысяч лет, указывая, что в то же самое время, когда представители ветви U5 отправились из Турции на северо-запад, в будущую Европу, Любопытно, что хотя в Стране Басков с XVI в. принят латинский алфавит, в раннем и Зрелом Средневековье баски использовали свой собственный старинный алфавит, практически (За исключением нескольких букв) идентичный грузинской письменности, которая, по свидетельству «Карт- лис Цховреба» («Летопись Грузии»), была создана царем ФарнаваЗом в IV—III вв. до н.э. Древ- негрузинский алфавит восходит к хеттскому и финикийскому письму. Последнее особенно важно, поскольку финикийцы, будучи искусными Мореходами, совершали плавания по всему Средиземноморью, и в Черном море, и вокруг Пиренейского полуострова, т.е. в Страну Басков. — Прим. перев . 52 Вполне возможно, составляет около 70 тысяч лет.
ветвь U6 двинулась на северо-запад, вдоль южного побережья Средиземного моря, в Северную Африку. Мы располагаем даже материальными свидетельствами продвижения этих первопоселенцев Северной Африки, прибывших туда с Леванта. Орудия эпохи начала Верхнего палеолита, найденные на побережье Ливии, на стоянке Ха- уа Фтеах, могут быть датированы примерно 40 тысяч г. до н.э., что свидетельствует о раннем проникновении мигрантов в Африку. Третья из трех генетических дочерей-«сверстниц» клана Европы, возраст которых достигает 50 тысяч лет, по всей видимости, появилась на свет на расстоянии примерно четверти окружности земного шара от берберов Ливии, где-то на побережье Индийского океана. Ветвь U2i, на долю которой приходится около 9,5% всех материнских линий в Индии и свыше 78% всех линий — выходцев из Индии в Европе, несомненно, является коренной уроженкой этого региона. В Индии ее возраст составляет 53 тысячи лет. U2i почти отсутствует на Леванте и в Европе, где мы встречаем небольшое ее ответвление, U2e, возраст которого составляет 2/3 от возраста самой U2i. (См. рис. 3.4.) Другим индикатором, указывающим на южно-азиатский регион как на возможный источник генетических предков этого клана Европы, явилось нахождение там древнейших корней европейского типа и зарождение другой ветви, представленной в Европе, — U7, которая впоследствии проникла на Ближний Восток и в Европу. Когда же был открыт коридор Плодородного Полумесяца Наше материнское генетическое древо свидетельствует о том, что возраст древнейших выходцев из Южной Азии, ставших родоначальниками современных европейцев, составляет не менее 50 тысяч лет. Чтобы проникнуть далее на север, в Анатолию53, им необходимо было преодолеть Ливийскую и Аравийскую пустыни, воспользовавшись Плодородным Полумесяцем в качестве проходного коридора. Учитывая достаточно широкий диапазон погрешностей, свойственный молекулярным часам, при анализе полосы земель, простирающейся от гор Загрос и болот на побережье Персидского залива на юго-западе Ирана, нам необходимо оценивать их миграции с точки зрения благоприятных климатических циклов, которые, подобно кольцам на срезе дерева, дают наиболее точную и достоверную датировку. Как я уже говорил в главе 1, коридор, пролегавший через Плодородный Полумесяц, был крайне засушливым и оставался закрытым на протяжении последних 100 тысяч лет, открываясь лишь очень ненадолго в результате улучшения климатической обстановки во время так называемых «интерстадиальных» (промежуточных) пауз. Примерно между 55 и 65 тысячами лет тому назад на нашей планете наступил суровый период невиданных холодов и засухи. В ту эпоху коридор через Плодородный Полумесяц оставался закрытым. Затем, начиная с 56 тысяч лет тому назад, настала полоса из четырех последовательно сменявших друг друга теплых и влажных циклов. Последний из них, начавшийся около 51 тысячи лет назад, оказался самым теплым и длительным; он продолжался примерно 5000 лет. Эта промежуточная пауза оказалась настолько теплой и влажной, что муссоны на побережье Индийского океана в ту эпоху были даже более обильными влагой, чем в наши дни. А это означает, что, помимо открытия коридора через Плодородный Полуме- Анатолия (от греч. «анатолис» — восточный) — византийское название территории современной Турции. Дело в том, что владения Византийской империи находились и на Западном (европейском) , и на восточном (азиатском) берегу Босфора, и Анатолия, будучи азиатским форпостом Константинополя, имела исключительно важное стратегическое Значение и состояла из нескольких фемов (военно-административных округов). Любопытно, что правители анатолийских фемов, которые должны были Защищать дальние подступы к столице империи, нередко сами поднимали мятежи и, пользуясь слабостью дряхлеющей имперской власти, Захватывали престол и становились васи- левсами. — Прим. перев.
сяц, такие засушливые районы Леванта, как пустыня Негев, потенциально могли быть вполне пригодными для обитания для наших создателей каменных орудий эпохи Верхнего палеолита. И если люди и получали в истории благоприятную возможность для умножения своей численности в Южной Азии и миграции на Левант, то это произошло именно в это время. Датировки по климатическим и археологическим свидетельствам также указывают на особо благоприятный период между 45 и 50 тысячами лет тому назад. Таким образом, получается, что датировка по молекулярным часам времени прибытия на Левант наиболее ранних дочерних линий Насрин и их «семейств» не слишком отличается от этих значений. История Адама Итак, мы познакомились с историей происхождения женского клана предков европейцев, сложившегося в Южной Азии более 50 тысяч лет тому назад. Полное отсутствие в Европе и на Леванте клана Манью, занимающего доминирующее положение в Индии, свидетельствует о том, что Европа могла появиться на свет к западу от самой Индии, у основания Плодородного Полумесяца, где-нибудь в районе древнего города Ур у побережья Персидского залива. Но, естественно, там, где были матери, должны были быть и отцы. В главе 1 я вкратце рассказал линию потомков Адама, совершивших исход из Африки: Каина, Авеля и Сифа, которые покинули Африку по южному маршруту, отправившись заселять весь остальной мир. Все эти три генетических сына являются потомками одного и того же исхода. Не вправе ли мы предположить, что у трех сыновей Адама, выходцев из Африки, существовали свои истории, служащие зеркальным отражением историй двух дочерей внеафриканской Евы на их пути из Южной Азии? Да, так оно и есть, и географическая история потомков как минимум одной линии Y-хромосом, линии Сифа, является еще более захватывающей, чем легенда о Европе, хотя датировать ее время гораздо труднее. (Что касается другой линии, типа Авеля или YAP, то ее аргументация, по-видимому, представляет собой одну из величайших загадок в древнейшей генетической истории мужских кланов; см. главу 4.) Как и в истории дочерей Европы, нам придется проследить два побега вплоть до точки начала их ответвления с ветвей, чтобы установить, в каком направлении развивались генеалогические линии мужчин. Потомки Сифа, сына Адама выходцев из Африки (рис. 3.5), являются самой многочисленной в мире ветвью За пределами Африки. Взяв за основу ветвь Сифа, надо отметить, что один из пяти его сыновей занимает доминирующее положение на Среднем Востоке; на его долю приходится примерно от четверти до половины всех мужских линий в обширном регионе между Ираном и Средиземноморьем. Согласно общепринятой классификации, этого «сына» обычно обозначают буквой J. Я же называю его Джахангир, чтобы подчеркнуть его предполагаемое происхождение из Южной Азии. В Западной и Южной Евразии Джахангир, как правило, следовал За расселением клана Европы. Наиболее высокая встречаемость этой генетической линии в Европе отмечена на северозападном побережье Средиземного моря. Что касается линии Джахангира, то она чаще всего встречается на землях Леванта (30—60%). Наибольшая ее «популяция» в Европе отмечена в Анатолии, где она составляет 40%; затем следуют Балканы и Италия: 20—30%. И хотя потомки линии Джахангира распространены по всей Европе, наиболее высокая их плотность наблюдается в районах, прилегающих к побережью Средиземного моря. Отдельные высокие уровни линии J отмечены и в странах Северной Африки, например, 41% в Алжире.
Адам выходцев из Африки удр Авель Джахангир Е х ж а: - v ^ Сиф I G Кришна N Поло Руслан М17 - 'с* V £ § § * 5» -» = « ' Л/с. 5.5
Эта характерная особенность — расселение в прибрежных районах Средиземного моря — отражает расселение линий U5 и U6 в этом регионе около 50 тысяч лет тому назад. Поэтому весьма соблазнительно обратиться вспять и проследить путь линии Джахангира вплоть до самых ее истоков. Последовав за ее ветвью, мы видим, что она, пролегая по Плодородному Полумесяцу через Курдистан, все настойчивее заявляет о себе по мере того, как мы продвигаемся дальше на юго- восток. Имея на всем протяжении Ирана показатель встречаемости не более 35%, мужской клан Джахангир достигает уровня 55% в южном Прикаспии и 59% — еще дальше к югу, в горах Загрос. Кроме того, Джахангир встречается еще далее к югу, в Пакистане и Индии, а также в Центральной Азии и Сибири, но там эти показатели значительно ниже. Понятно, что сам по себе показатель встречаемости не способен поведать нам, где именно была прародина клана, а вот многообразию генетических линий это по силам. Парижский генетик Льюи Кинтана Мюрси и его коллеги утверждают, что первоначальной прародиной клана Джахангир были горы Загрос в южном Курдистане — древней стране Элам, расположенной на северо-восточном побережье Персидского залива. И надо признать, их заявления имеют под собой веские основания, ибо именно в горах Загрос отмечено самое высокое в мире многообразие типов линии Джахангир. Как я уже упоминал выше, точность и достоверность методов датировки Y-хромосом, большинство из которых предлагают существенно заниженные данные, являются весьма спорными, но один из этих методов дает такие данные для клана Джахангир: около 55 тысяч лет в Иране и 62 тысячи лет — южнее, в Индии. Ясно, что эти данные не согласуются с генетической историей материнских кланов, поскольку целый ряд методов дает значительно более поздние даты в отношении клана Джахангир, равно как и в отношении других Y-линий. Итак, мы видели, как согласуются друг с другом археологические, климатические и генетические истории первого появления людей современного типа на Леванте и, следовательно, в Европе и Северной Африке, около 50 тысяч лет тому назад. Это происхождение предков европейцев из Южной Азии резко контрастирует с обычными представлениями о маршруте исхода, пролегавшем вокруг восточного Средиземноморья в Европу. Свидетельства подобного маршрута, мягко говоря, весьма скудны. Вместо этого мы можем проследить даты и локусы стоянок на пути вдоль склонов гор Загрос с юга, от побережья Персидского залива. Климатически благоприятным временем для миграции по Плодородному Полумесяцу через Курдистан была довольно продолжительная теплая интерстадиальная пауза. Имеется целый ряд археологических доказательств того, что прародиной ауриньякской культуры были именно горы Загрос. Наиболее ранняя стоянка представителей ауриньякской культуры в Европе обнаружена на территории Болгарии, неподалеку от Босфора. Ее возраст — около 47 тысяч лет. Если обратиться к генетическим эквивалентам такой миграции, можно найти следы ранней колонизации Ближнего Востока многочисленными материнскими линиями, возникшими некогда, около 50 тысяч лет тому назад, в Южной Азии, а теперь характерными скорее для Западной Евразии. Любопытно, что никаких генетических доказательств присутствия этих линий в Северной Африке не существует, поэтому данный факт вполне логично рассматривать своего рода указанием на маршрут исхода через Южную Азию. Примерно в одно и то же время с колонизацией Леванта три дочерних клана Европы становятся родоначальниками этносов Индии, Северной Африки и Европы. Наконец, дополнительным свидетельством в пользу такого расселения материнских линий можно считать мужской клан Джахангир, который также сформировался в Южной Азии, хотя датировка этого события вызывает разногласия.
Вторая волна проникновения в Европу: граветтийская культура Мартин Ричарде и его коллеги вытянули из запутанного клубка линий Насрин на Среднем Востоке вторую нить миграции будущих европейцев и еще одну, но совершенно отличную от первой историю. Исследователи назвали этот второй клан, проникший путем миграции в Европу, HV, по двум дочерним ветвям, Н и V, которые нередко можно встретить в Европе в наши дни (см. рис. 3.4). Вторая дочерняя линия, V, появилась гораздо позже, где-то на юго-западе Европы. На долю потомков Н приходится практически половина всех материнских линий Западной и Северной Европы, в частности, у славянских, финно-угорских и германских народов . Подобный ареал резко отличается от истории развития ветви U5. Активная экспансия HV датируется временем около 35 тысячи лет тому назад, что на 15 тысяч лет позже, чем появление U5, и за 7500 лет до прибытия следующей волны мигрантов. Особенно интересно, что возраст клана HV на Ближнем Востоке (26 500 лет) значительно моложе, чем в Европе, где он составляет свыше 33 тысяч лет. Это позволяет исключить Левант, Анатолию и Болгарию из числа кандидатов на роль прародины клана HV, и поэтому нам следует заняться поисками другого маршрута проникновения HV в Европу, помимо Леванта и Анатолии. Группа эстонских генетиков, возглавляемая Рихардом Виллемсом и Тоомасом Ки- висилдом, чей основополагающий труд по изучению мтДНК явился важным шагом вперед в области исследования генетической истории предков индийцев в эпоху палеолита, сумела собрать немало сведений об истоках и расселении HV. Эстонские генетики установили, что наиболее древние корни HV обнаружены в Южной Азии (в северо-западной Индии и Кашмире; их возраст — около 40 тысяч лет), но первым ареалом их распространения в Евразии стал Транскавказский регион (Закавказье) . (См. рис. 3.4.) Этот труд эстонских ученых позволил установить, что горные районы Кавказа, раскинувшиеся между Черным и Каспийским морями, были отправной точкой для целого ряда материнских кланов, проникших в Европу, наиболее крупным и значительным из которых был HV. У многих людей, и в том числе у меня самого, при слове «Кавказ» возникает образ темпераментных и независимых народов, издревле живших на юго-западе бывшего Советского Союза, а также знаменитые горные хребты Кавказа, от которых происходит название всех жителей этого региона — «кавказцы», по непонятной причине использующееся применительно ко всем европейцам. Удивительно колоритная и запутанная картина кавказских языков пленяет своим невероятным многообразием и таинственной древностью. Кавказ, опоясанный с севера и юга ареалами распространения многочисленных индоевропейских и алтайских языков, сохранил две уникальные и очень древние языковые семьи — северокавказскую и картвельскую . Этот регион, ограниченный с запада и востока двумя внутренними морями и перерезанный хребтом Кавказа, образует единственный проходимый для человека коридор между нынешними Арменией и Азербайджаном, ведущий в страны Леванта на юге и европейскую Россию на севере. Способны ли мужские хромосомы помочь проследить направление второй миграции в Европу? Несмотря на весьма ограниченную точность датировки при помощи Y- хромосом, они благодаря своей межрегиональной специфике являются куда более выразительными, чем мтДНК. Особенный интерес представляет загадочный мужской клан, которому я дал название Иное (по имени сына Сифа, Еноса55) . Иное — это почти исключительно европейский клан. Согласно данным Зоэ Россер и др., гене- Картвельские (южно-кавказские, иберийские) языки — южная группа кавказских языков К ней относятся 4 языка: грузинский, мегрельский, лазский (чанский) и сванский. Распространены в Грузии, Азербайджане, Турции и Иране — Прим. перев. 55 Ср. в Библии: — Адам, Сиф, Енос. (1 Пар. 1:1)— Прим. перев.
тиков из Лейчестера, сравнительно равномерный характер распределений линий этого клана свидетельствует о его весьма раннем проникновении в Европу. Итальянский генетик Орнелла Семино и ее американские коллеги более конкретны: они указывают, что преобладание клана Иное на Украине и на Балканах говорит о его связи с материнским кланом HV, а также с граветтийской культурой. Как и HV, клан Иное не имел четко идентифицируемых истоков на Леванте, поэтому вполне вероятно, что он также проник в Европу по маршруту, пролегавшему через Закавказский регион. «Пауза» в обитаемости Ближнего Востока? Прежде чем вновь погрузиться в генетические изыскания, мы должны попытаться выяснить, какими именно археологическими свидетельствами занятий древнейших людей в Закавказском «коридоре» мы располагаем. В предыдущей главе мы уже видели, что, по крайней мере, в Западной Евразии, появление человека современного типа ассоциировалось с переходом от орудий мустерийского типа (Средний палеолит), которыми пользовались еще неандертальцы, к орудиям эпохи Верхнего палеолита, которые использовали европейцы современного типа. На Леванте наиболее ранние свидетельства такого перехода от орудий мустерийского типа к переходным техникам Верхнего палеолита найдены на юге, на землях современных пустыни Негев и Синайской пустыни. Их возраст — от 45 до 47 тысяч лет. Затем в обитаемости Леванта наступила долгая, продолжавшаяся свыше 10 тысяч лет, пауза, после чего на этих землях вновь появились люди, создававшие орудия эпохи Раннего Верхнего палеолита, так называемого ахмарийского типа, относившиеся к культуре, которая просуществовала примерно до 20 ООО г. до н.э. Подобная пауза совпадала с резким ухудшением климата, кульминациями которого явились два холодных и засушливых максимума — около 45 и 40 тысяч лет тому назад. Между 34 и 40 тысячами лет тому назад на нашей планете установился холодный, засушливый климат, и сколько-нибудь интенсивных индийских муссонов практически не было. Продолжительное потепление, начавшееся около 34 тысяч лет тому назад, вновь пригласило жителей в прежде засушливые районы Леванта. На этот раз люди обосновались в ином месте, в знаменитой пещере у северной оконечности Плодородного Полумесяца, в северных отрогах гор Загрос — пещере Ша- нидар. Она расположена у южных врат кавказского «коридора». Пещера Шанидар, расположенная неподалеку от места, где на древних землях Курдистана сходятся сегодняшние границы Турции, Ирана и Ирака, к югу от Армении, получило широкую известность в 1960е гг. благодаря усилиям Ральфа Солец- ки, археолога, ставшего ее первооткрывателем. Солецки считал, что ему удалось открыть объекты, которые он сам характеризовал как захоронения неандертальцев с цветами. Неандертальцы действительно жили в этих местах примерно с 50 до 4 6 тысяч лет тому назад. Затем, после климатической паузы продолжительностью в добрых 10 тысяч лет, обитателями этих мест стали люди другого биологического вида. Переходная техника живописи эпохи Верхнего палеолита, известная под названием барадостийской культуры, появилась в пещере Шанидар примерно около 35 500 лет тому назад и сохранялась там до 27 тысяч лет тому назад. Находки в пещере Шанидар — наиболее убедительные на сегодняшний день свидетельства пребывания человека современного вида у южных врат коридора, ведущего в Кавказский регион. Примерно в то же время, 36 400 лет тому назад, возникла первая стоянка людей Верхнего палеолита на европейской территории России. Она обнаружена в верховьях реки Дон, у селения Костенки, в районе к северу от Кавказа. Представители так называемой спицинийской культуры делали свои орудия из кремня,
привозившегося из месторождений, которые находились в 150—300 км отсюда. Стоянка у с. Костенки получила широкую известность благодаря находке артефактов исключительно сложной культуры, использовавшей кости мамонтов и возникшей между 33 и 24 тысячами лет назад, но первые люди спицинийской культуры явно не знали этих артефактов. Некоторые археологи, специалисты по изучению Европы до Ледникового периода, считают, что древнейшая история европейцев эпохи палеолита состояла из нескольких четко разграниченных этапов активизации всевозможных занятий и видов деятельности, прямо связанных с улучшением климата. Первый из этих этапов, Ранний Верхний палеолит (45—33 тысячи лет тому назад), характеризовался распространением древнейших образцов ауриньякской технологии, о которых мы уже говорили. Второй этап, охватывающий время от 30 до 24 тысяч лет тому назад, знаменовал собой начало целого ряда культурных взлетов эпохи Верхнего палеолита. Совокупность разнообразных культур, сложившихся на этом этапе около 30 тысяч лет тому назад, известна под общим названием «граветтийского техноком- плекса», хотя локальные названия отдельных его составляющих порой вносят путаницу в сложившуюся терминологию. И хотя эти культуры относятся уже скорее к третьему этапу заселения и развития культуры в Европе, видный эксперт по эпохе палеолита, Клайв Гэмбл, утверждает, что важнейший пороговый рубеж нового этапа в Европе в целом правильнее отождествлять с появлением около 33 тысяч лет тому назад стоянок в Северо-Восточной Европе, например в с. Костенки на Дону, а не с граветтийской культурой, сложившейся далеко на юго-западе около 30 тысяч лет тому назад. Ранние фигурки граветтийской культуры, выполненные (слева направо) из обожженной глины (Моравия), мамонтовой кости (Франция), известняка (Виллендорфская Венера, Австрия) и кости (Украина).
Основными технико-культурными новшествами граветтийских культур явились систематическая добыча высококачественных источников сырья (в первую очередь — камня для орудий), наскальные росписи в пещерах, достигшие высокого уровня развития, практика сложных погребений, крупные орудия из кости и широкое использование кости, в частности — мамонтов, для строительства жилищ (см. рис. выше и ниже). Таким образом, культуры эпохи Раннего Верхнего палеолита не только демонстрируют резкое ускорение развития репрезентативного (изобразительного) искусства в Европе, использование различных экзотических материалов и практики погребений, но и свидетельствуют о проникновении на новые территории людей, принесших с собой навыки новой культуры из Восточной Европы. Подобное вторжение культуры и новых этнических групп, естественно, не ограничилось Восточной Европой, поскольку некоторые из этих культур получили наиболее совершенное воплощение в Южной Франции и Северной Испании. Эта женская фигурка, найденная возле Мальты, неподалеку от озера Байкал, вырезана из мамонтовой кости и датируется ок. 23 тыс. лет тому назад. Ее можно считать свидетельством широкого распространения культуры охотников на мамонтов.
Вправе ли мы связывать генетический сигнал клана HV, ознаменовавшего проникновение человека современного типа в Северную и Западную Европу, с появлением около 33 тысяч лет тому назад орудий типа Раннего Верхнего палеолита? Самый короткий ответ на это — «да», ибо совершенно ясно, что к этой дате восходит и генетический сигнал женского клана, и время его миграции и миграции соответствующего мужского клана. Таким образом, клан HV может считаться свидетельством наиболее раннего проникновения людей современного типа в Северную Европу через Закавказский регион. Куда же этот клан мог направиться дальше? Да куда угодно. Как мы знаем, HV — это наиболее распространенный клан во всей Европе, но его потомки все же встречаются гораздо чаще в Северной и Юго-Западной Европе, чем на побережье Средиземного моря. У клана была дочь — европейский клан V, — появившаяся на свет гораздо позже, в районе Пиренеев, но данные последних исследований указывают на присутствие более раннего типа — предшественника V в Закавказском регионе, на Северных Балканах, в Южной Испании и Марокко, что свидетельствует о том, что распространение его на запад, в Европу, началось с территории нынешней Украины. (См. рис. 3.4.) Могли ли предки людей Раннего Верхнего палеолита быть выходцами со Среднего Востока? Действительно, существует вероятность того, что прародиной клана HV до того, как он мигрировал в Европу, был не Закавказский регион, а районы, лежащие гораздо дальше к востоку: степи Центральной Азии. При подобном сценарии развития событий в Северо-Кавказский регион проникли мигранты из Центральной Азии — территорий к востоку от Каспийского моря, а не из Армении, лежащей на юге. Естественно, это означает, что они двинулись на север, в Россию, по маршруту , обходящему Каспийское море с востока, а не с запада. Очень много информации дала ученым находка превосходно сохранившихся мумий кавказоидов. Эти мумии, возраст которых — около 3000 лет, были обнаружены в Урумчи (Китайский Туркестан), а также в других пунктах Центральной Азии, расположенных вдоль Шелкового пути. Независимо от того, являются ли эти находки свидетельством продвижения на восток племен эпохи неолита, говоривших на индоевропейских языках, или потомков более ранних этносов, мы располагаем реальными археологическими доказательствами присутствия в Центральной Азии людей современного типа, относящимися ко времени около 40 тысяч лет тому назад. Орудия Раннего Верхнего палеолита были найдены на двух стоянках на Алтае, Россия, и Юго-Восточной Сибири, датируемых эпохой около 39 тысяч лет тому назад Это означает, что люди современного типа появились в Центральной Азии достаточно рано, чтобы сформировать крупное миграционное ядро для проникновения в Европу через территорию современной России. Третьей ветвью общего генофонда из Центральной Азии были материнские линии Насрин, распространенные в Западной Евразии. Половина из них приходится на долю клана HV. Обычное объяснение этого присутствия «Европы в Азии» — встречная эмиграция из Европы на восток, вдоль трассы Шелкового пути. Главная проблема, связанная с подобной аргументацией, заключается в том, что V, общая дочь Европы и HV, которая, как можно было бы ожидать, вполне могла присоединиться к этому переселению, полностью отсутствует в Центральной Азии. Более того, большинство других западно-евразийских линий Насрин в Центральной Азии являются, скорее всего, выходцами из Индии, нежели из Европы. Другими словами, клан HV первоначально мог мигрировать из Южной Азии и, продвигаясь на север, обогнуть Каспийское море с востока, а затем двинуться на запад, в Европу
(см. рис. 3.4) . Данные изучения Y-хромосомы можно считать свидетельством в поддержку точки зрения об альтернативном маршруте генетических кланов Южной Азии, мигрировавших с востока на Запад, в Европу, окольным путем — через Центральную Азию. Выходцы из Азии в Европе Y-хромосома как более крупный носитель информации заключает в себе гораздо больше секретов о нашем прошлом, чем митохондриевая ДНК, этот крошечный след древнейших миграций, сохраненный на уровне микробактерии. Генетики еще только начинают расшифровывать этот секрет, и им предстоит выяснить принцип работы генетических часов потомков Адама. Данные о количестве ветвей у различных исследовательских групп варьируются на несколько порядков и, как правило, оказываются в два-пять раз «моложе», чем данные датировки на древе митохондрие- вой ДНК. Другими словами, у ученых есть четкий след Y-хромосомы, но они часто чрезмерно занижают его возраст. К счастью, обстоятельный анализ линий-родоначальниц и датировка по мтДНК, выполненный Мартином Ричардсом и его коллегами, а также исследование Тоомаса Кивисилда образуют как бы временные рамки генетически датированных маршрутов отслеживания Y-хромосомы. Для более тщательного изучения географических маршрутов рассеяния мы можем воспользоваться генеалогическим древом Y-хромосомы. За поразительными результатами, полученными в конце 2000 г. Питером Андер- хиллом из Стэнфордского университета, в области построения генетического древа человечества на основе использования 150 Y-маркеров очень быстро последовал более детальный анализ генофонда Европы, осуществленный Орнеллой Семино и ее коллегами из той же группы Андерхилла. Это исследование еще более убедительно, чем анализ мтДНК, показало, что колонизация Европы осуществлялась как минимум по нескольким маршрутам. Мы уже Знаем, что, параллельно с миграцией кланов-дочерей Европы, Джахангир, правнук Сифа, родоначальника линии выходцев из Азии, мог расселиться по всему Плодородному Полумесяцу, отправившись в путь от побережья Персидского залива, и, таким образом, проникнуть через южные врата «коридора» в Турцию, а Затем и в Европу. Но есть ли у нас данные о том, что другие мужские линии, помимо Иноса, двигались параллельно клану HV, который возник и сформировался на Кавказе, а может быть — и гораздо дальше на востоке, в азиатской России, и мигрировал на Запад, проникнув через Украину в Европу? Ответ будет однозначным : да, есть, ибо здесь мы располагаем вполне конкретными следами. Я уже упоминал об Иносе, называя его типом, который мог стать зеркальным отражением HV на Северном Кавказе. Существует еще целых три генетических линии — кандидата на роль группы, проникшей в Европу. Генетики давно ломают голову над Загадкой происхождения, расселения и возраста этих линий. Они, как и Иное (и Джахангир), тоже происходят от Сифа, третьего сына Адама выходцев из Африки. Две из этих линий, очевидно, происходят с Востока, по всей вероятности — из Центральной Азии, но возникает вопрос: как давно они появились там и где находится их прародина? Надо сказать, что обе они являются потомками самого плодовитого из пяти генетических кланов-«сыновей» Сифа, который я для себя называю Кришна — по имени знаменитого индуистского божества56. Одна из этих двух генетических линий называется ТАТ, что отражает ее характерную мутацию, а также весьма созвучно имени известного оксфордского генети- В древнем индуизме Кришна — священный герой, восьмая аватара (воплощение) бога Вишну. С ним связано множество легенд, в одной из которых он познает телесную смерть и возвращается в небесные сферы. В раннем Средневековье под влиянием проповеди христианства в Индии в культе Кришны появились черты, сближающие его с Иисусом Христом. — Прим. перев.
ка Татьяны Зергал, которая активно занималась ее изучением. В Европе ареал ее расселения ограничен восточными окраинами, где эта линия встречается среди финнов и русских. Возникла она, по всей видимости, в Центральной Азии, хотя ее генетические отец и дед, несомненно, происходят из Кашмира и Южной Азии. Изредка представителей клана Кришны можно встретить и на Дальнем Востоке. Что касается датировки, то она достаточно условна, ибо мы имеем дело с Y- хромосомами, однако локальное распространение (по большей части среди населения, говорящего на языках Урала) и минимальное число вариаций в Европе свидетельствуют о ее миграции из Центральной Азии. (См. рис. 3.5.) Другая линия потомков Кришны, также проникшая в Европу, характеризуется мутацией Ml7. Встречаемость этой линии наиболее высока среди венгров, у которых она достигает 60%. Линия М17 доминирует во всей Восточной Европе, и хотя этот клан распространен практически во всех районах Западной и Восточной Европы, а также на Леванте, его встречаемость там остается стабильно низкой. Его минимальное присутствие на Леванте заставляет отвергнуть версию о том, что этот регион мог служить для М17 воротами на пути в Европу. Льюи Кинтана-Мюрси, Питер Андерхилл и их коллеги в качестве наиболее вероятного кандидата на роль прародины линии Ml7, проникшей в Европу, считают Центральную Азию и особенно Алтай. Этот аргумент совершенно необходим для гипотезы Андерхилла и его коллег , которые полагают, что весь клан Сиф совершил отдельный исход из Северной Африки на Левант, а затем направился непосредственно в Центральную Азию. (См. рис. 1.3.) На мой взгляд, а также, по мнению Тоомаса Кивисилда, более логично предположить, что древнейшей прародиной линии Ml 7 и ее предков была все же Южная Азия. Ведь именно там, в Пакистане, Индии и восточном Иране и в меньшей степени — на Кавказе, мы находим наибольшее разнообразие вариаций Ml7. Характерно, что Ml7 в Южной Азии отличается не просто гораздо более широкой вариативностью, чем в Центральной Азии; это многообразие вариаций характеризует ее присутствие в изолированных племенных группах Южной Азии, опровергая тем самым гипотезу о том, что Ml7 является маркером «проникновения мужского клана арьев» в Индию. Согласно одной из датировок, эта линия появилась в Индии около 51 тысячи лет тому назад. Все это свидетельствует о том, что Ml7 первоначально могла совершить исход из Индии и Пакистана через Кашмир, затем проникнуть в Центральную Азию и азиатскую Россию и, наконец, мигрировать на запад, в Европу (см. рис. 3.5). Между прочим, это и подобные наблюдения о характере расселения других линий потомков Сифа составляют ядро моих контраргументов против гипотезы о том, будто клан Сиф проник в Центральную Азию из Северной Африки и Леванта. Я склонен считать, что исход из Африки был только один, и притом — по южному маршруту. Однако вернемся в Европу. Поскольку происхождение европейской линии Ml7 к востоку от Европы, на Алтае, практически не вызывает сомнений, остается вопрос о датировке подобного исхода. Семино и ее коллеги, отказавшись от генетических данных, обратились к изучению линии М17 и ее «отца», М173, и, рассматривая эти линии как составную часть общей палеолитической миграции с востока на запад, поддающейся археологической датировке, считают, что она имела место 30 тысяч лет тому назад. Итак, мы упомянули М173 — еще одного серьезного кандидата на роль мужской линии, проникшей в Европу. Эта линия относится к очень обширному клану, который я назвал Руслан — по имени героя русского фольклора. Руслан: азиатский прародитель половины мужчин Европы Клан Руслан, встречающийся в Старом Свете практически всюду — от Англии до
Южной и Центральной Азии, в Сибири и даже дальше, вплоть до Австралии и Америки, — немало постранствовал по свету, и, как говорится в одном исследовании, его коренной тип является самым распространенным типом одинарной Y- хромосомы в мире. Тем не менее ареал расселения генетического «отца» Руслана, клана Р, который я назвал «Поло» — по фамилии семейства купцов- путешественников, странствовавших по Шелковому пути, самым знаменитым из которых был Марко Поло57, — ограничен Индией, Пакистаном58, Центральной Азией и Северной Америкой. Исследование географического расселения и многообразия генетических ветвей опять-таки показывает, что Руслан вместе со своим «сыном», кланом Ml7, сформировался достаточно рано в Южной Азии, гдето в районе Индии, и впоследствии расселился не только на юго-восток, в Австралию, но и на север, непосредственно в Центральную Азию, где и разделился на две ветви, одна из которых устремилась на Запад, в Европу, а другая двинулась в Восточную Азию (см. главы 5 и 6). В отличие от своего сына, клана Ml7, Руслан не остановился на пороге Восточной Европы. Правильнее будет сказать, что на западе Европы его встречаемость очень высока, достигая 86% в Стране Басков и почти столь же высокого уровня — на Британских островах. Это расселение «отца» и «сына» в разных направлениях свидетельствует о том, что первый мог проникнуть в Европу гораздо раньше последнего. Как мы сможем убедиться в главе 6, это можно объяснить влиянием Ледникового периода. А пока ограничимся тем, что скажем, что, хотя Ml7 в Европе можно считать сравнительным «новичком», его «отец», Руслан, по- видимому, является наиболее мощной мужской линией-маркером древнейшего проникновения в Европу с востока еще в эпоху Раннего Верхнего палеолита, около 30 тысяч лет тому назад. Итак, на долю этой команды, «отца» и «сына», приходится примерно 50% всех существующих мужских генеалогических линий современной Европы. Азиатские корни европейцев Наше путешествие во времени в глубины генетической и археологической истории человечества позволяет сделать два важнейших вывода: во-первых, генетической прародиной европейцев первоначально, около 50 тысяч лет тому назад, была Южная Азия, точнее — Пакистан и регион Персидского Залива; и во-вторых, предки современных европейцев проникли в Европу, этот прохладный, но богатый сад, по двум совершенно разным маршрутам. Более ранний из этих маршрутов пролегал через Плодородный Полумесяц, который около 51 тысячи лет тому назад был открыт в качестве своего рода коридора, ведущего от побережья Персидского залива . Коридор этот позволил мигрантам проникнуть в Турцию, Болгарию и далее, в Южную Европу. Это вполне совпадает с общим проникновением представителей ауриньякской культуры в Европу. Второй по времени маршрут из Южной Азии в Европу мог пролегать вверх по течению Инда, в Кашмир, и далее, в Центральную Азию, где примерно около 40 тысяч лет тому назад охотники начали охотиться Марко Поло — венецианский купец, совершивший в 1271—1295 гг. путешествие через всю Азию в Монголию, Китай и страны Юго-Восточной Азии. По возвращении в Европу написал и продиктовал брату свои Знаменитые «Записки», содержащие массу ценных сведений и множество фантастических небылиц. — Прим. перев. 58 До обретения независимости в 1947 г. Индия и Пакистан, а также Восточный Пакистан (Баха- валпур, нынешняя Бангладеш) составляли единое государственное образование, «самую крупную жемчужину в короне Британской империи». Но Затем Пакистан и Бахавалпур, подавляющее большинство населения которых составляли мусульмане, откололись от индуистской Индии В 1948—1949 гг. между Индией и Пакистаном разгорелась война из-за Кашмира, который является одним из штатов Индии, хотя более 90% его населения — мусульмане, единоверцы которых оказались в Пакистане . — Прим. перев.
даже на таких огромных животных, как мамонты. Некоторые из этих охотников, обладавшие передовыми по тем временам техническими навыками и орудиями, могли мигрировать на запад, за Урал, в европейскую Россию, а затем — на территорию современных Чехии и Германии. Более консервативная точка зрения на это вторжение с востока сводится к тому, что наиболее ранним маршрутом проникновения человека современного типа на территорию России был путь через Закавказье, а не через Центральную Азию. ( ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ )
Мелкоскоп H1N1. ВОЙНА С ВЕТРЯНЫМИ МЕЛЬНИЦАМИ Анна Милованова Возможная угроза пандемии "свиного" гриппа вызывает естественное желание узнать о неизвестном враге побольше. Что его породило и каким потенциалом он обладает? Является ли вирус живым организмом - вопрос спорный. И функцию размножения, и обмен веществ он осуществляет, лишь пользуясь клетками хозяина, внутри которого паразитирует. Вирусы делятся на ДНК- и РНК-содержащие, к последнему типу (тому, у которого нет собственной ДНК, а есть только РНК) относится и вирус гриппа. Роль РНК в организме любого биологического объекта трудно недооценить. Недаром сторонники гипотезы "мира РНК" называют этот класс полимеров первичным для жизни. Работа клетки напрямую связана с взаимодействием РНК, ДНК и белков , отчего вирусу не составляет труда включиться в естественный процесс функционирования клетки-хозяина и переделать его под свои нужды.
Вирусы1 Вирус (от лат. Virus — яд) — микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами). Обнаружен также вирус, поражающий другие вирусы. Вирусы представляют собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключённые в защитную белковую оболочку (капсид). Наличие капсида отличает вирусы от других инфекционных агентов, вироидов. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые белки и не содержат нуклеиновых кислот. Вирусы являются одной из самых распространённых форм существования органической материи на планете по численности: воды мирового океана содержат колоссальное количество бактериофагов (около 1011 частиц на миллилитр воды). Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли. Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32 % состоит из информации, кодируемой вирус-подобными элементами и транспозонами. С помощью вирусов может происходить так называемый горизонтальный перенос генов (ксено- логия) , то есть передача генетической информации не от отца к сыну и так далее, а между двумя не родственными (или даже относящимися к разным видам) особями. Так в геноме высших приматов существует белок синцитин, который, как считается, был привнесён ретровирусом. Иногда вирусы образуют с животными симбиоз. Так, например, яд некоторых паразитических ос содержит структуры, называемые поли-ДНК-вирусами (Polydnavirus, PDV), имеющие вирусное происхождение . Схематичная структура вируса. 1 Википедия.
Бактериофаг Т4 бактерии Escherichia coli (кишечная палочка) Размер порядка 100 нанометров. Вирусы — сборная группа, не имеющая общего предка. В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих происхождение вирусов. Считается, что крупные ядерно-цитоплазматические ДНК-содержащие вирусы происходят от более сложных (и, возможно, клеточных, таких как современные мико- плазмы и риккетсии) внутриклеточных паразитов, утративших значительную часть своего генома. И действительно, некоторые крупные ДНК-содержащие вирусы (ми- мивирус, вирус оспы) кодируют функционально избыточные на первый взгляд ферменты, по-видимому, оставшиеся им в наследство от более сложных форм существования . Следует также отметить, что некоторые вирусные белки не обнаруживают никакой гомологии с белками бактерий, архей и эукариот, что свидетельствует о сравнительно давнем обособлении этой группы. 300 nm *,8nm Палочковидная частица вируса табачной мозаики. Цифрами обозначены: (1) РНК-геном вируса, (2) капсомер, состоящий всего из одного протомера, (3) зрелый участок капсида.
ДНК-содержащие бактериофаги и некоторые ДНК-содержащие вирусы эукариот, возможно, происходят от мобильных элементов, участков ДНК способных к самостоятельной репликации в клетке. 5 10- lOOnrn w ~ ° Примеры структур икосаэдрических вирионов. А. Вирус, не имеющий липидной оболочки (например, пикорнавирус). В. Оболочечный вирус (например, герпесвирус). Цифрами обозначены: (1) капсид, (2) геномная нуклеиновая кислота, (3) капсомер, (4) нуклеокапсид, (5) вирион, (6) липидная оболочка, (7) мембранные белки оболочки. Происхождение некоторых РНК-содержащих вирусов связывают с вироидами. Ви- роиды представляют собой высокоструктурированные кольцевые фрагменты РНК, ре- плицируемые клеточной РНК-полимераЗой. Считается, что вироиды представляют собой «сбежавшие интроны» — вырезанные в ходе сплайсинга2 незначащие участки мРНК, которые случайно приобрели способность к репликации. Белков вироиды не кодируют. Считается, что приобретение вироидами кодирующих участков (открытой рамки считывания) и привело к появлению первых РНК-содержащих вирусов. И действительно , известны примеры вирусов, содержащих выраженные вироид-подобные участки (вирус гепатита Дельта). 2 Сплайсинг (от англ. splice — сращивать или склеивать концы чего-либо) — процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей , сохраняющихся в «Зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК.
Вирусные частицы (вирионы) представляют собой белковую капсулу — капсид, содержащую геном вируса, представленный одной или несколькими молекулами ДНК или РНК. Капсид построен из капсомеров — белковых комплексов, состоящих в свою очередь из протомеров. Нуклеиновая кислота в комплексе с белками обозначается термином нуклеокапсид. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку. Размеры различных вирусов колеблются от 20 (пикорнавирусы) до 500 (мимивирусы) и более нанометров. Вирионы часто имеют правильную геометрическую форму (икосаэдр, цилиндр). Такая структура капсида предусматривает идентичность связей между составляющими её белками, и, следовательно, может быть построена из стандартных белков одного или нескольких видов, что позволяет вирусу экономить место в геноме. Структура вириона неикосаэдрического оболочечного вируса на примере ВИЧ. Цифрами обозначены: (1) РНК-геном вируса, (2) нуклеокапсид, (3) капсид, (4) белковый матрикс, подстилающий (5) липидную мембрану, (6) др120 — гликопротеин, с помощью которого происходит связывание вируса с клеточной мембраной, (7) др41 — трансмембранный гликопротеин. Цифрами 8—11 обозначены белки, входящие в состав вириона и необходимые вирусу на ранних стадиях инфекции: (8) — интеграза, (9) — обратная транскриптаза, (10) — Vif, Vpr, Nef и р7, (11) — протеаза. Условно процесс вирусного инфицирования в масштабах одной клетки можно разбить на несколько взаимоперекрывающихся этапов: • Присоединение к клеточной мембране — так называемая адсорбция. Обычно для того, чтобы вирион адсорбировался на поверхности клетки, она должна иметь в составе своей плазматической мембраны белок (часто гликопротеин) — рецептор, специфичный для данного вируса. Наличие рецептора нередко
определяет круг хозяев данного вируса, а также его тканеспецифичность. Проникновение в клетку. На следующем этапе вирусу необходимо доставить внутрь клетки свою генетическую информацию. Некоторые вирусы привносят также собственные белки, необходимые для её реализации (особенно это характерно для вирусов, содержащих негативные РНК) . Различные вирусы для проникновения в клетку используют разные стратегии: например, пикорнави- русы впрыскивают свою РНК через плазматическую мембрану, а вирионы орто- миксовирусов захватываются клеткой в ходе эндоцитоза, попадают в кислую среду лизосом, где происходит их окончательное созревание (депротеиниза- ция вирусной частицы), после чего РНК в комплексе с вирусными белками преодолевает лизосомальную мембрану и попадает в цитоплазму. Вирусы также различаются по локализации их репликации, часть вирусов (например, те же пикорнавирусы) размножается в цитоплазме клетки, а часть (например, ортомиксовирусы) в её ядре. Перепрограммирование клетки. При заражении вирусом в клетке активируются специальные механизмы противовирусной защиты. Заражённые клетки начинают синтезировать сигнальные молекулы — интерфероны, переводящие окружающие здоровые клетки в противовирусное состояние и активирующие системы иммунитета . Повреждения, вызываемые размножением вируса в клетке, могут быть обнаружены системами внутреннего клеточного контроля, и такая клетка должна будет «покончить жизнь самоубийством» в ходе процесса, называемого апоптозом или программируемой клеточной смерти. От способности вируса преодолевать системы противовирусной защиты напрямую зависит его выживание. Неудивительно, что многие вирусы (например, пикорнавирусы, флавиви- русы) в ходе эволюции приобрели способность подавлять синтез интерферо- нов, апоптозную программу и так далее. Кроме подавления противовирусной защиты, вирусы стремятся создать в клетке максимально благоприятные условия для развития своего потомства. Хрестоматийным примером перепрограммирования систем клетки-хозяина является трансляция РНК энтеровиру- сов (семейство пикорнавирусы). Вирусная протеаза расщепляет клеточный белок eIF4G, необходимый для инициации трансляции подавляющего большинства клеточных мРНК (транслирующихся по так называемому кэп-зависимому механизму). При этом инициация трансляции РНК самого вируса происходит другим способом (IRES-Зависимый механизм), для которого вполне достаточно отрезанного фрагмента eIF4G. Таким образом, вирусные РНК приобретают эксклюзивные «права» и не конкурируют за рибосомы с клеточными. Персистенция. Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние (так называемая персистенция для вирусов эукариот или лизогения для бактериофагов — вирусов бактерий), слабо вмешиваясь в процессы, происходящие в клетке, и активироваться лишь при определённых условиях. Так построена, например, стратегия размножения некоторых бактериофагов — до тех пор, пока заражённая клетка находится в благоприятной среде, фаг не убивает её, наследуется дочерними клетками и нередко интегрируется в клеточный геном. Однако при попадании заражённой лизогенным фагом бактерии в неблагоприятную среду, возбудитель захватывает контроль над клеточными процессами так, что клетка начинает производить материалы, из которых строятся новые фаги (так называемая литическая стадия). Клетка превращается в фабрику, способную производить многие тысячи фагов. Зрелые частицы, выходя из клетки, разрывают клеточную мембрану, тем самым убивая клетку. С персистенцией вирусов (например, паповавирусов) связаны некоторые онкологические заболевания. Создание новых вирусных компонентов. Размножение вирусов в самом общем случае предусматривает три процесса — 1) транскрипция вирусного генома —
то есть синтез вирусной мРНК, 2) её трансляция, то есть синтез вирусных белков и 3) репликация вирусного генома (в некоторых случаях, когда генетическая информация вируса закодирована в виде РНК, геномная РНК одновременно играет роль мРНК, и, следовательно, процесс транскрипции в па- разитируемой клетке не происходит за ненадобностью). У многих вирусов существуют системы контроля, обеспечивающие оптимальное расходование биоматериалов клетки-хозяина. Например, когда вирусной мРНК накоплено достаточно, транскрипция вирусного генома подавляется, а репликация напротив — активируется. • Созревание вирионов и выход из клетки. В конце концов, новосинтезирован- ные геномные РНК или ДНК одеваются соответствующими белками и выходят из клетки. Следует сказать, что активно размножающийся вирус не всегда убивает клетку-хозяина. В некоторых случаях (например, ортомиксовирусы) дочерние вирусы отпочковываются от плазматической мембраны, не вызывая её разрыва. Таким образом, клетка может продолжать жить и продуцировать вирус. —^Ф, мРНК Жизненный цикл вируса Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции мРНК. Эта система включает в себя семь основных групп: • (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы, мимивирус). • (II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы). • (III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвови- русы) . • (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы).
• (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы). • (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ) . • (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита В). Дальнейшее деление производится на основе таких признаков как структура генома (наличие сегментов, кольцевая или линейная молекула), генетическое сходство с другими вирусами, наличие липидной оболочки, таксономическая принад- лежнось организма-хозяина и так далее. Грипп Прежнее свое название - инфлюэнца - грипп получил в Средние века, когда флорентийский историк, описывая одну из эпидемий, назвал её influentia coeli ("кара небесная"). Общепринятый современный термин появился позже и был, видимо, образован от фр. gripper - "схватывать" (впрочем, есть и другие версии его происхождения). Вирусная природа гриппа была установлена только в 1933 году в Англии - У.Смитом, К.Эндрюсом, П.Лейдлоу, выделившими специфический пневмотропный (поражающий дыхательные пути) вирус из легких подопытных животных, зараженных смывами из носоглотки гриппозных больных. Так был открыт вирус гриппа типа А. В 1940 году было обнаружено, что вирус гриппа может быть культивирован на куриных эмбрионах, благодаря чему появилась реальная возможность для детального изучения этой напасти. В том же году Т.Френсис и Т.Мэджил открыли вирус гриппа типа В, а в 1947 году Р.Тейлор выделил ещё один вариант вируса - С. Происхождение гриппа Вирусы гриппа, по-видимому, возникли миллионы лет назад и обязаны своим существованием, прежде всего, птицам3. Многочисленные исследования указывают на несопоставимое разнообразие всевозможных штаммов в популяциях птиц по сравнению с известными человеческими формами (да и специализированными на млекопитающих вообще). К млекопитающим вирус гриппа недостаточно приспособлен. Типы В и С распространены среди людей гораздо шире, чем среди птиц, у которых в подавляющем большинстве случаев регистрируют вирусы типа А. В настоящее время случаи заражения "птичьим" типом А отмечены среди людей, свиней, лошадей и, значительно реже, среди норок, тюленей и китов. Так что собственно к свиньям нынешняя эпидемия имеет достаточно отдаленное отношение - просто эти домашние животные могут выступать переносчиком инфекции. От птиц выделено очень большое количество видов вирусов гриппа; правда, число высокопатогенных (быстро распространяющихся и жестко эксплуатирующих своих хозяев) среди них необычайно мало. Большинство вирусов классифицировано как низко или умеренно-патогенные. Примечательно, что вирусы наименее патогенны именно для тех видов птиц, от которых они выделены. Причем в отличие от домашних и содержащихся в неволе птиц, для свободноживущих собратьев, несмот- 3 Хотя существуют и альтернативные взгляды, согласно которым основными хозяевами гриппа являются почвенные или пресноводные простейшие.
ря на повсеместное распространение гриппа, он редко представляет сколько- нибудь ощутимую угрозу. Переносчиком заболевания для человека и домашнего скота считаются утки. Скорее всего, человек заразился именно от прирученных уток - приблизительно 4500 лет назад в Южном Китае. Во всяком случае, такую гипотезу выдвинул в 1982 году молекулярный биолог из Оксфорда сэр Чарльз Стюарт Харрис. Млекопитающим из-за серьезных отличий в физиологии труднее и заразиться, и противостоять вирусу. Задействуя те же механизмы в организме нового хозяина, вирус получает неадекватно резкий ответ уже в первые часы - в виде экстремально высокой температуры. Ведь что такое повышенная температура? Ответ организма на появление в крови веществ, характерных для целого ряда неблагоприятных процессов - ран, отравлений, поражения инфекциями. Реагируя на эти вещества , центр терморегуляции нашего тела смещает температурный уровень. Повышение температуры подстегивает активность клеток иммунной системы, в первую очередь - фагоцитов, и зачастую осложняет деятельность вторгшихся в организм возбудителей. С каждой десятой долей возросшей температуры тела противостояние гриппу, обезвреживание заражённых клеток набирает обороты. Но разве вирусу это нужно? Отнюдь. Не только млекопитающие менее адаптированы к гриппу - он сам менее адаптирован к ним и именно поэтому запускает очень острый инфекционный процесс. Историки, изучавшие симптоматику испанки (разновидность гриппа), с удивлением отмечали, что в начале XX века с наибольшей вероятностью умирали молодые, Здоровые люди с сильным иммунитетом. По-видимому, и умирали-то не от самого вируса, а от мощного удара собственной иммунной системы вхолостую, по самой себе, - иммунной гиперчувствительности, отчасти напоминающей аллергическую реакцию. Очевидцы свидетельствовали, что у многих пациентов обильно шла кровь из носа и рта, кровоточили даже глаза и уши. От удушья некоторые больные синели до такой степени, что исчезала разница между белыми и чернокожими пациентами. Как работает вирус гриппа4 Вирус гриппа состоит из восьми фрагментов РНК, кодирующих синтез одиннадцати белков (некоторые молекулы РНК кодируют по два белка). Как и у многих других вирусов, молекулы нуклеиновой кислоты находятся внутри капсида - состоящего из белковой оболочки (собранной из специфичных вирусных белков) и липид- ной мембраны ("сделанной" из мембраны клетки, где собирался вирус). Углеводы в состав капсида гриппа, в отличие от некоторых других вирусов, не входят. Снаружи капсид "утыкан" характерными поверхностными белками, обеспечивающими взаимодействие с клеткой-мишенью. Это гемагглютинин (Н) и нейраминидаза (N). Разнообразие форм этих белков и используется для классификации подтипов гриппа типа А. Функция гемагглютинина более понятна: он обеспечивает прикрепление вириона к рецепторам на поверхности клеток. Эти рецепторы - сложные белковые молекулы, включающие углеводные компоненты (сиаловую кислоту) и находящиеся на поверхности клеток. Нейраминидаза разрушает рецепторы, вероятно, участвуя в высвобождении готовых вирусных частиц. Как проходит "жизненный цикл" вируса гриппа? Заражённая клетка синтезирует все его компоненты по копиям, снятым с вирусной РНК. Компоненты собираются воедино благодаря механизму молекулярного узнавания - в силу соответствия 4 Дмитрий Шабанов
формы своих поверхностей и распределения на них частично электроположительных и электроотрицательных участков. В клетке запускается механизм апоптоза (клеточного "самоубийства"). Вирусные частицы выбрасываются в межклеточную среду и могут заражать соседние клетки. Раздражение дыхательных путей вызывает насморк , кашель и чихание, обеспечивающие распространение вируса. Вирус гриппа Взаимодействуя с подходящей клеткой, вирус связывается с её поверхностью. Клетка поглощает вирусную частицу, та "раздевается" и высвобождает свою РНК. Возбудитель гриппа относится к числу относительно самостоятельных вирусов: в искусственной системе, содержащей смесь внутриклеточных веществ, очищенные вирусы гриппа могут копировать собственную РНК с помощью содержащихся в них ферментов. В условиях клетки воспроизводство вирусной РНК оказывается результатом совместной работы клеточных и вирусных ферментов. Синтез вирусных белков может быть обеспечен только средствами самой клетки. Цикл повторяется. А что останавливает каскадное воспроизводство вирусных частиц? Иммунная реакция организма. Против гриппа работают оба иммунных механизма: клеточный и гуморальный. Гуморальный иммунитет обеспечивают антитела - молекулы, избирательно связывающие антигены (характерные молекулы) возбудителя - те самые ге- магглютинин и нейраминидазу. Даже если на момент заболевания организм не имел антител к новому для себя возбудителю, он подбирает и производит их после заражения, распознавая чужеродные (вирусные) белки. Антитела связываются с ан-
тигенами, блокируют их работу и запускают клеточные иммунные реакции. Пораженная вирусом клетка становится мишенью для клеток иммунной системы, которые и разрушают захваченный вирусом "бастион". Наконец, развитие вирусной инфекции приводит к выбросу особых белков - интерферонов. Они меняют свойства потенциальных клеток-мишеней, делая их менее восприимчивыми к вирусам. Итак, развитие инфекции состоит из ряда взаимосвязанных процессов: • размножение вирусных частиц; • разрушение клеток-мишеней при высвобождении вирусов; • производство антител против нового возбудителя; • блокирование вирусных частиц антителами; • разрушение пораженных вирусом клеток со стороны иммунной системы; • снижение чувствительности клеток-мишеней в результате действия интерферонов . Каждый из этих процессов характеризуется своей динамикой. Обычно вирусная инфекция достигает некоего пика и идет на спад. Чем слабее иммунитет, тем больше шансов, что ослаблением организма воспользуется та или иная бактериальная инфекция. Напротив, если избыточно активной окажется борьба иммунной системы против собственных пораженных клеток (как часто бывало при "птичьем" гриппе у молодых людей с отменным здоровьем), организм может погибнуть от чрезмерной защитной реакции. Течение заболевания Для всех вирусов гриппа характерно сходное течение заболевания. После прикрепления к наружной клеточной мембране вирус побуждает клетку захватить его. Спустя два-три часа с начала инфекционного процесса метаболизм клетки-мишени перестраивается под нужды вируса. В клетке множатся копии вирусной РНК, с которых считывается информация для синтеза вирусных белков. Вновь собранные вирусные частицы покидают клетку-хозяина, оставляя ту погибать, и продолжают разрушать эпителиальные клетки дыхательных путей. При этом процесс инфицирования организма продолжается три-пять дней (пока держится высокая температура), после чего прекращается в результате иммунизации хозяина (фактически того же механизма, по которому работают вакцины). Болезнь имеет четкое начало и столь же четкий конец. Правда, часто, особенно у людей с хроническими заболеваниями или слабым иммунитетом (дети, беременные женщины и люди преклонного возраста), грипп приводит к развитию вторичных осложнений. Самые патогенные штаммы провоцируют острые воспалительные заболевания, чаще всего острую вирусную пневмонию, возникающую буквально с первого дня после заражения и способную за несколько дней отправить на тот свет даже человека в расцвете сил. Ничто не способно остановить необратимый процесс в зараженной клетке, но у каждого Ахиллеса где-нибудь, да найдется своя "пята". Такое уязвимое место есть у гриппа. Каждая клетка окружена поверхностными антигенами, своего рода "шипами" белков гемагглютинина (Н) и нейраминидазы (N), с помощью которых вирус взаимодействует с сигнальными молекулами на поверхности клеточных мембран. Именно на эти белки нацелены показавшие относительно высокую эффективность препараты озельтамивир и занамивир. Они препятствуют высвобождению новых вирусных частиц из инфицированных клеток и дальнейшему распространению заболевания. Фактически эти препараты "замедляют" высокоскоростной патогенный
грипп до уровня обычного "сезонного" гриппа. Причем, в отличие от вакцины, бьющей в одну точку, спектр действия данных лекарственных средств гораздо шире . Их способность бороться с мутировавшими вирусами известных видов гриппа и даже с новыми видами вирусов объясняется тем, что препараты не оказывают никакого влияния на изменяющуюся структуру РНК, а работают лишь с немногочисленными вариантами поверхностных антигенов. Вакцина от гриппа Вакцины для профилактики гриппа возникли относительно недавно, в 1958 году, во время азиатского гриппа, унесшего два миллиона жизней. Правда, тогда это была довольно опасная вакцина, содержащая целую, но деактивированную частицу вируса (так называемые цельновирионные вакцины). Очень скоро от них отказались, сделав попытку (весьма успешную) расщепить вирус. Новые сплит-вакцины, применяемые с 1968 года, содержали только поверхностные антигены вируса, белок матрикса и остатки генетического материала, то есть необходимый минимум, дабы организм получил достаточную информацию о конкретном штамме. Наконец, в 1976 году появились субъединичные современные вакцины. Можно сказать, что к вирусу они имеют весьма отдаленное отношение, так как содержат лишь те самые антигены с мембраны вириона. Оказалось, что и этого вполне хватает для формирования в организме антител, блокирующих знакомые гемагглютинины (Н) и нейра- минидазы (N) при заражении вирусом. Конечно, вакцинация - лучший способ профилактики гриппа. Но применять ее нужно заранее, еще до эпидемии или хотя бы до заражения. И под каждый мало- мальски измененный штамм требуется разрабатывать новую вакцину, что занимает много, порой непозволительно много времени. А универсального эффективного лекарства, способного противодействовать влиянию гриппа на организм зараженного , до сих пор нет. Фабрика вирусов Тип вируса определяется по его антигенным особенностям. Например, вирусы типа А классифицируют по разновидностям гемагглютинина и нейраминидазы. Из девятнадцати типов гемагглютинина у вирусов, выделенных от человека, найдено пять (HI, Н2, НЗ, Н5, Н9) , а из девяти известных типов нейраминидазы - три (N1, N2, N8) . Их сочетание и характеризует антигенный тип вируса. Впрочем, этого недостаточно. И нынешний грипп, и испанка, например, подлежат общему наименованию A/H1N1. Чтобы закрепить за гриппом индивидуальное имя, штамм характеризуют также местом выделения вируса и временем изоляции. "Свиному" гриппу присвоено полное имя A/California/04/09/(H1N1). Попадая в здоровую клетку, вирус включает механизм копирования своей РНК, часто сопровождающийся мутациями. При нормальных клеточных процессах копирования генетической информации за качеством передачи данных следят специальные системы исправления ошибок. В случае же размножения вирусной РНК такие механизмы не задействованы и ошибки могут бесконтрольно накапливаться. Кроме того, одну клетку часто заражают несколько вирионов одновременно. При объединении размножившихся в клетке вирусных компонентов они пакуются случайным образом, что приводит к образованию новых штаммов. А когда такой процесс происходит повсеместно, грипп, обойдя планету, преображается до неузнаваемости, и при следующем инфицировании не опознается организмом. Добавьте сюда эволюцию гриппа в его основных хозяевах - птицах, и вы поймете причину регулярных сезонных эпидемий. Эпидемий, но не пандемий. Хотя в одно и то же место каждый
раз приходит немного другой грипп, он все же сталкивается с каким-никаким иммунным ответом, подготовленным предыдущими волнами болезни. Итак, хотя на генном уровне изменения возбудителя сезонного гриппа обнаружить можно, в силу довольно узкой "профориентации" гриппа больные практически не замечают происшедших с ним изменений, считая, что болеют "обычным" гриппом. То, что память о прошлых перенесенных атаках вируса гриппа помогает в борьбе с новыми штаммами, убедительно доказывает следующий факт. От пандемии 1918 года больше всего пострадали жители островов Тихого океана. В Западном Самоа 90% населения было инфицировано, 20% погибло. На других островах погибло: Тонга - 8%, Науру - 16%, Фиджи и Новая Зеландия - по 5%. Самой разрушительной силой грипп обладал в тех уголках Земли, где европеец со всем букетом традиционных заболеваний ещё не успел как следует обосноваться. Ведь эти острова были открыты в XVII-XVIII веках, а активно стали посещаться лишь в конце XVIII века, то есть за сотню лет до пандемии. Особый интерес представляет мутирование штамма гриппа во время пандемии - эффект "второй волны". Отмечено, что вторая волна, как правило, сильнее и разрушительнее первой. Она была зафиксирована и в 1957-м году, и в 1968-м, и, самая страшная, - в 1918-19-м годах, когда после безобидной первой волны, напоминавшей сезонный грипп, последовала вторая, унесшая, по разным оценкам, жизни 40-100 млн. человек из 360-1000 млн. заболевших. Что произошло За эти полгода? Что наделило тогдашний H1N1 патогенной силой? Весьма правдоподобной (правда, так и не подтвержденной) кажется версия приспособления неродного - птичьего - гриппа к человеческому организму. Не просто случайные ошибки во время клеточного копирования, а эволюционная программа выживания самого приспособленного, в данном случае - самого активного варианта вируса. Бессимптомные больные первой волны не передавали свой штамм большому количеству людей, уступив приоритет в распространении инфекции тем, кто оказался наиболее восприимчив к новому варианту вируса. Таким образом, первая волна "отсеяла" самые легкие разновидности нового гриппа. При этом важно и то, что люди, пережившие первую волну, приобрели иммунитет ко второй, а значит, сохранили свою жизнь. Репрезентативная выборка В последнее время серьёзному пересмотру подвергается статистика смертности от нового штамма гриппа. Если поначалу мир был шокирован ежедневными сводками о всё новых и новых жертвах, то затем цифры стали менее устрашающими. Нет оснований полагать, что мексиканцы больше других подвержены тяжелым осложнениям. Поэтому кажется вполне правдоподобной такая версия о причинах немалого количества летальных исходов в Мексике. Большая часть зараженных, перенесших вирус "на ногах" без серьёзных осложнений или даже бессимптомно, не обратилась за помощью ("подпортив" соотношение заболевших и умерших). С другой стороны, и местная система здравоохранения не была готова к встрече с гриппом, тем более в его неизвестной модификации. Лечение начиналось со значительным опозданием и порой уже не давало никакого эффекта. В различные периоды эпидемии в Мексике показатель смертности составлял от 0,3 до 1,5% заболевших (точнее - обратившихся за медицинской помощью или выявленных при эпидемиологических мероприятиях), в среднем - 0,4%. Для сравнения, испанка, по разным подсчетам, убивала от 2,4 до 5% больных. В Соединенных Штатах "свиной" грипп унес гораздо меньше жизней, хотя некоторые вирусологи допускают, что на самом деле количество зараженных в легкой
форме американцев приближается к ста тысячам. Вероятность аналогичной ошибки высока по всему миру, и точные цифры будут известны только задним числом, а вот количество летальных исходов строго фиксируется, значит, и процент смертности может быть изменен пока лишь в сторону уменьшения. Хотя слово "пока" до наступления эпидемиологического сезона (осенне-зимний период с акцентом на январь-февраль) решающее. Прогноз По статистике, ежегодно в мире заболевают гриппом 1,2 млрд. человек - 20% населения Земли. Более 500 тысяч умирают. По ориентировочным подсчетам ВОЗ, H1N1 может распространиться по планете за полтора-два года, заразив 1,5 млрд. и убив 7 млн. человек. Впрочем, давать прогнозы - дело неблагодарное. Незамеченная на фоне мировой войны испанка унесла жизни более 50 млн. человек, а поднявшая немало шумихи в США вроде как вторая испанка 1976 года, заставившая президента Форда объявить об обязательной вакцинации всех американцев, так и не стала массовой эпидемией. Однако она привела к тому, что 500 человек из 40 млн. вакцинированных заработали синдром Гийена-Барре5, вызвавший паралич у части пациентов и гибель 25 человек. Грипп изначально не наш паразит и не наш симбионт. Мы не способны, подобно птицам, мирно сосуществовать с ним бок о бок. И пока лучшие умы человечества пытаются оградить нас от опасного соседства, грипп тоже ищет выход, бросая всю подаренную эволюцией изменчивость на приспособление к организму человека. Лучшим примером тому является привычный "сезонный грипп", до уровня которого, как правило, рано или поздно опускается любая сколь угодно патогенная пандемия . Синдром Гийена-Барре (острый полирадикулит) — форма острой воспалительной полирадикуло- невропатии, проявляющаяся вялыми парезами, нарушениями чувствительности, вегетативными расстройствами .
Техника ТЕХНИКА СТЕКЛОДУВНЫХ РАБОТ1 Веселовский С.Ф. ГЛАВА I. СТЕКЛО Хотя стекло известно человеку с древних времен, до сих пор нет точного и общепринятого определения понятия «стекло». В состав стекла входят многие элементы, главным образом в виде окислов. Основной составной частью всякого стекла является окись кремния (Si02) - кремнезем. Кроме того, стекло включает окислы натрия (ЫагО) или калия (К20) и кальция (СаО). Окись кальция частично Смотрите также статью «Лабораторная технология» в «Домашняя лаборатория» №1 За 2007 г.
или полностью может быть заменена окислами цинка, свинца, магния, бария и др. Некоторые сорта стекла содержат соли фосфора и т. п. Бутылочное стекло содержит окись алюминия (А120з) , хрусталь и оптические стекла (флинтглас) - окись свинца (РЬО). В стекле для оптических нужд и в химической посуде вместо окиси натрия применяют окись калия. Для увеличения легкоплавкости стекла, понижения коэффициента его расширения, а в некоторых, специальных сортах и для придания большей прозрачности в отношении ультрафиолетовых лучей, в стекольную шихту вводится также борный ангидрид (В20з) . Основными исходными материалами для получения стекольной массы служат сода (Na2C03) или поташ (К2С03) , мел (СаС03) и песок (Si02) . Соду часто заменяют сульфатом натрия (Na2S04) и углем. Получение цветных стекол связано с введением в шихту самых разнообразных элементов. Так, например, для получения синего окрашивания вводят соединения кобальта (Со), изумрудно-зеленого - окись хрома (Сг20з) , фиолетового - соединения марганца (Мп), рубинового - закись меди (Cu20) или в ничтожных долях металлическое золото (Аи) и т. д. Стекло характеризуется особым физическим состоянием, поэтому его правильней было бы считать «твердой жидкостью», чем твердым телом. Стекломасса представляет собой взаимный раствор окислов с небольшим количеством солей. Физико-химические свойства стекла сильно зависят от преобладания тех или иных окислов. Одно время считалось, что все физические характеристики (константы) стекла можно определять как сумму соответствующих значений для всех веществ, входящих в состав стекломассы. Однако сейчас установлено, что это правило выдерживается далеко не всегда, так как стекло не есть простая смесь окислов. Тем не менее такие характеристики стекла, как его плотность, теплоемкость, теплопроводность и некоторые другие, могут быть предвычислены из соответствующих данных, относящихся к элементам, входящим в состав стекломассы. В настоящей главе дано представление об основных физических и химических свойствах стекла, знание которых необходимо стеклодуву, стремящемуся повысить свою квалификацию. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛА Знание физических свойств стекла дает возможность правильно выбрать нужный сорт стекла для изготовления того или иного прибора, а также определить режим его обработки в пламени паяльной горелки. К наиболее важным физическим свойствам стекла относятся: вязкость, поверхностное натяжение, плотность, механические, термические, оптические и электрические свойства. Ниже кратко рассмотрены характеристики стекла по его физическим свойствам. Вязкость Вязкостью, или коэффициентом внутреннего трения вещества, называют величину, характеризующую при прочих равных условиях силу взаимодействия между соседними слоями вещества, перемещающимися друг относительно друга. В качестве абсолютной единицы вязкости в физике принят пуаз2. Чтобы сразу же составить себе представление, с какими величинами вязкости приходится иметь дело для стекла в разных его состояниях, укажем, что вязкость стекла при температуре варки равна примерно 100 пуазам, а в начале за- Пуаз - единица вязкости, равная вязкости, при которой слой вещества (жидкости) с поверхностью в 1 см2, перемещаясь относительно другого слоя, отстоящего от него на расстоянии 1 см, со скоростью 1см/сек, действует на этот слой с силой, равной 1 дине.
твердевания стекла она достигает громадной величины в 1013 пуаз. Напомним, что вязкость воды при комнатной температуре составляет около 0,01 пуаза. Величину, обратную вязкости, называют текучестью. Ясно, что чем больше вязкость вещества, тем менее текучим оно является. Вязкость стекла чрезвычайно сильно зависит от температуры. На рис. 1 эта зависимость представлена схематически, причем показаны температурные границы упругого, вязкого и жидкого состояния стекла. Рис. 1. Схематическое изображение зависимости вязкости стекла от температуры: 1 - температура отжига; 2 - наилучшая температура для обработки стекла. Как уже упоминалось, в состоянии варки вязкость стекла составляет около 100 пуаз. Если из стеклянной массы формуется изделие, то температурой начала формовки считают температуру, при которой вязкость равна 103 пуазам, а в конце формовки вязкость составляет 109 пуаз. Необходимо знать, что границей хрупкого состояния стекла является состояние его, при котором вязкость равна 1013 пуазам. Температура, при которой достигается граница хрупкого состояния стекла, называется температурой отжига. При температуре, меньшей температуры отжига, стекло является хрупким. Если же температура превышает температуру отжига, то разбить стекло можно только при мгновенно действующей нагрузке, да и то только при температуре, близкой к температуре отжига. Очень часто говорят о температуре размягчения стекла. Мы также будем употреблять этот термин. Очевидно, что эта температура лежит выше температуры отжига, но сама по себе эта величина является довольно неопределенной. Вязкость стекла зависит от его состава. Поэтому температурные зависимости вязкости стекла, представленные на рис. 1, будут разными для разных сортов стекла. Стекло, удаляемое из зоны нагрева (из печи, из пламени), остывает и быстро твердеет. Более вязкое стекло затвердевает быстрее. Быстро затвердевающие стекла (кварц, мазда, сверхпирекс, пирекс) называются «короткими» стеклами, медленно затвердевающие - «длинными» стеклами.
Поверхностное натяжение Поверхность расплавленного стекла, как и поверхность всякой другой жидкости, стремится сократить свою площадь под влиянием сил поверхностного натяжения. В частности, масса жидкости в воздухе стремится принять форму шара (капля) . Поверхностное натяжение в различных расплавленных стеклах изменяется от 150 до 350 г/сек2. Для сравнения укажем, что поверхностное натяжение воды составляет 73 г/сек2. Действием сил поверхностного натяжения в расплавленном стекле объясняются, в частности, важнейшие в стеклодувном деле приемы осаживания и перемещения стекла. С описанием и применением этих приемов мы неоднократно встретимся в последующем изложении. Плотность Масса тела в единице объема называется плотностью. Различные стекла имеют плотность от 2,2 до 6 г/см3. Плотность чистого кремнезема (кварцевое стекло) составляет 2,203 г/см3. В специальных учебниках и книгах по технологии стекла даны формулы для подсчета плотности стекол сложного состава. Однако в повседневной практике стеклодуву не приходится производить подобные подсчеты, поэтому мы не рассматриваем их в этой книге. Механические свойства стекла Стекло принадлежит к наиболее хрупким материалам. Стекло обладает лишь незначительной упругостью. Для характеристики механических свойств стекла - измеряют сопротивление стекла сжатию (определяют напряжение сжатия, вызывающее разрушение образца), растяжению, изгибу. Сопротивление стекла растяжению в 10-15 раз меньше, чем сопротивление сжатию. Стекло по отношению к растяжению оказывается в 2-3 раза менее прочным, нежели чугун, ив 10 раз менее прочным, чем сталь. Для механической обработки стекла (резка стекла, шлифовка) имеет значение твердость стекла. Для характеристики этого свойства пользуются отношением стекла к царапанью (измеряют ширину царапины, образованной на разных стеклах царапающим прибором при одном и том же давлении царапанья). Измеряют также шлифовальную твердость (массу сошлифованного тела при шлифовании на абразивном круге ит. п.). Термические свойства Теплоемкость стекла (т. е. количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1°) зависит, главным образом, от его состава. Теплоемкость различных стекол можно вычислять, пользуясь несложными формулами и табличными данными по теплоемкостям стеклообразующих окислов. Эти формулы и табличные данные можно найти в специальных книгах по стеклу (см. литературу в конце книги). Стекло является плохим проводником тепла. Теплопроводности различных стекол мало отличаются друг от друга и составляют величину, примерно в 400 раз меньшую теплопроводности меди. Наибольшей теплопроводностью среди стекол различного состава отличается кварцевое стекло. Большое значение в стеклодувном деле имеет термическое расширение стекла. Линейный коэффициент расширения (относительное удлинение тела при нагревании его на 1°) для различных стекол изменяется от 5 10~7 (кварцевое стекло) до 151 10~7 (стекловидный борный ангидрид). Укажем здесь же, что линейный коэффициент расширения меди равен 161 10~7, а железа 117 10~7. В табл. 1 приведены значения коэффициентов линейного расширения для наибо-
лее распространенных сортов стекла. Таблица 1. Коэффициенты расширения стекла Сорт стекла Коэффициент линейного ра сширения а' 10 7 25-100° ББ, № 2, № 23 84-87 Белое 80-82 VI-В, ЗС-4 или № 12 87-90 Нейтральное, № 84 6, № 59 60-62 № 46 46-48 ЗС-5 48-50 ЗС-8 48.3 № 35 52-54 Пирекс 33-36 Дюробакс 48-50 Мазда 46-48 Сверхпирекс 29-30 Кварцевое 5.8 Знание коэффициентов расширения различных стекол помогает стеклодуву избежать ошибок при спаивании стекол друг с другом и при впаивании металла в стекло. Для образования надежного спая необходимо, чтобы коэффициенты расширения спаиваемых стекол были равны между собой. Если одно из спаиваемых стекол начинает размягчаться при более низкой температуре, чем другое, то его коэффициент расширения должен быть несколько меньшим для образования надежного спая. Также и при впаивании металла в стекло коэффициент расширения у стекла должен быть меньше, чем у металла. Надежность впая металла в стекло определяется смачиваемостью данного металла стеклом. К очень важным термическим свойствам стекла относится его термостойкость. Под термостойкостью понимают отношение стекла к резким изменениям температуры. Стекло обладает весьма низкой термостойкостью. Быстрое охлаждение для стекла более опасно, нежели быстрое нагревание. Термостойкость стекла зависит от коэффициента расширения, сопротивления разрыву и упругих свойств стекла. Наиболее термостойким является кварцевое стекло. Вообще термостойкость стекла сильно зависит от состояния поверхности стекла (царапины и трещины сильно снижают термостойкость). Закалка (см. далее) стекла повышает его термостойкость . Оптические свойства Свойства стекла по отношению к падающей на него лучистой энергии являются его оптическими свойствами. Если стекло обладает заданными величинами оптических свойств, то такое стекло называется оптическим. Укажем здесь на хорошо известную высокую прозрачность кварцевого стекла по отношению к ультрафиолетовому свету. Электрические свойства С этими свойствами стекла приходится встречаться при широком использовании его в качестве электротехнического материала. Стекло (в особенности кварце-
вое) является хорошим изолятором. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ СТЕКЛА При действии на стекло различных химических веществ (вода, кислоты, щелочи и т. п.) через известное время на его поверхности можно наблюдать явления коррозионного характера. Как это на первый взгляд ни странно, одним из вредно действующих веществ является вода. Вода, попавшая на поверхность стекла, воздействует на силикаты, входящие в состав стекла, с выделением щелочей. Щелочи взаимодействуют с углекислотой из атмосферы, образуя углекислые соли (карбонаты) , причем последние выступают на поверхности стекла в виде белого налета. Кроме того, щелочи разрушающе действуют на кремнеземистый «скелет» стекла. Нужно тщательно следить за тем, чтобы при длительном хранении в складском помещении стекло было предохранено от излишнего воздействия влаги (нельзя упаковывать стекло в ящики, сделанные из сырого дерева, в бумагу с повышенной влажностью и т. п.). Химическая стойкость стекла сильно зависит от его состава . С повышением содержания в стекле щелочных окислов понижается химическая стойкость. Введенные в щелочно-силикатные стекла окислы бария, кальция, свинца, магния, цинка повышают химическую стойкость стекла. СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОДУВНЫХ РАБОТ В качестве исходного материала для стеклодувных работ широко применяются стеклянные трубки3 различных диаметров и толщин стенок; стеклянные палочки (штабики) различного диаметра; цилиндры и заготовки для цилиндрических дьюа- ровских сосудов; шаровые колбы; специальные фигурные цилиндры и колбы. Нас будет интересовать лишь лабораторное стекло, т. е. те сорта стекла, которые используют на изготовление различной химической посуды, лабораторных приборов, стеклянных установок для научно-исследовательских целей. К лабораторному стеклу предъявляются особые требования, например, оно должно быть устойчивым по отношению к действию различных химических веществ (растворов щелочей и кислот и т.п.). Изделия из лабораторного стекла должны выдерживать сравнительно резкие изменения температуры (охлаждение и нагревание) . По своему составу лабораторные стекла очень сложны. Для обеспечения повышенной химической стойкости и достаточной термической устойчивости в состав стекла вводятся специальные добавки. Так, в состав лабораторного стекла вводят, дополнительно к обычным составным частям (компонентам), борный ангидрид, окись цинка, окись бария, окись свинца и др. Стеклам разного состава часто присваиваются определенные номера или названия. Сведения о составе наиболее распространенных в Советском Союзе стекол можно получить из табл. 2. Ниже рассмотрим различные стекла, объединив их в группы по общности свойств. Стекла первой группы К первой группе стекол относятся стекла: № 23, ББ, № 2. Стекло № 23 является наиболее распространенным лабораторным стеклом в СССР. Изготовляет его стеклозавод «Дружная горка» уже свыше пятидесяти лет. Этот сорт стекла обладает многими положительными качествами и несомненно принадлежит к самым лучшим в мире стеклам, применяющимся для стеклодувных работ. Стекла, относящиеся к первой группе, имеют зеленоватый колер (колером называ- 3 На стекольных Заводах и в снабжающих организациях стеклянные трубки называются «дротом».
ют цвет стеклянной трубки при рассматривании ее на свет с торцового среза). Все они обладают не слишком высокой температурой размягчения (480-520°) , допускают впайку металлов (платина, платинит, медь, феррохром), хорошо шлифуются и притираются (после отжига). Эти сорта стекол неплохо спаиваются друг с другом (простым спаем), хорошо поддаются резке горячим способом; однако легко растрескиваются, особенно при наличии царапин. При длительном нагревании в пламени горелки они расстекловываются, но восстанавливают свои свойства при введении в пламя поваренной соли в виде раствора, которым пропитывается помазок из марли. Стекла первой группы легко поддаются действию плавиковой кислоты, поэтому изделия из них удобно калибровать и метить, нанося метки этой кислотой . Стекла второй группы К этой группе относятся стекла № 59, № 84 6. Они имеют бледно-зеленый колер. Они менее, по сравнению со стеклами первой группы, подвержены растрескиванию. Эти стекла легко поддаются резке горячим способом, действию плавиковой кислоты и хорошо шлифуются после отжига. При нагревании в пламени горелки они быстро расстекловываются и трудно восстанавливают свои свойства при применении соляного раствора. Стекла третьей группы К этой группе относятся так называемые свинцовые стекла № 12 и VI-В. В их состав входит окись свинца. Колер так же, как и у стекол второй группы - бледно-зеленый. Эти сорта сильно подвержены растрескиванию. Они хорошо спаиваются между собой, но плохо - со стеклами первой группы и совсем не спаиваются с сортами, входящими во вторую группу. Стекла третьей группы легко поддаются резке горячим способом, хорошо шлифуются (после отжига) и подвергаются действию плавиковой кислоты. Впайку металлов эти сорта переносят хорошо (платина и платинит впаиваются хорошо, медь - несколько хуже). Особенность работы со стеклами третьей группы заключается в том, что при нагревании в пламени паяльной горелки на поверхности стеклянной трубки может выделяться металлический свинец, отчего трубка чернеет. Эту черноту удалить не удается. Процесс почернения сопровождается сильным расстекловыванием трубки. Поэтому обрабатывать трубку из свинцового стекла следует в окислительном пламени (конец верхнего конуса) и работу нужно производить быстро. При отжиге изделий из свинцового стекла нельзя задавать высокую температуру отжига, так как на поверхности изделия также может выделиться металлический свинец. Правильно выполненные изделия из свинцового стекла отличаются своим характерным блеском, прозрачностью и чистотой. Стекла четвертой группы Стекла, которые мы относим к этой группе, называются также бариевыми. В эту группу включены стекла № 112 и БД-1. Колер - зеленоватый. Температура размягчения близка к температуре стекол первой группы. Спаиваются простым спаем со стеклами первой и третьей групп. Со стеклами второй группы не спаиваются. Хорошо переносят впайку металлов (платина, платинит, хуже - медь и палладий). Эти стекла легко резать горячим способом. Они хорошо поддаются действию плавиковой кислоты. Бариевые стекла легко расстекловываются, по так же легко приобретают первоначальный вид при подсаливании пламени.
Таблица 2 Составы распространенных лабораторных стекол (в весовых проц*) Сорт стекла SiO. в8о. А1.0, Na40 CaO К,0 ZnO BaO MgO МпО РЬО Р*Оа АгцО, Fe«0( NO, № 23 (химическое) . Б Б (безборноз) . . . № 2, то же . . . . № 846 (химическое) Белое Нейтральное . . . . № 59 (термометри- ческоз) VI-B (свинцовое) . . № 12, » » . . . . №112 (баритовое) . ВД-1, то же . . . . № 71 (доломитовое) . № 46 (молибденовое) ЗС-5, то же ЗС-8, » » № 35,» » Иирекс I . Пирекс II Иен с кое . Дюробакс Мазда . . Сверхпнрекс Кварцегов . 68,39 69,06 72,60 74,0 72,0 72,5 72,0 66,0 55,0 71,5 69,5 73,62 68,25 68,0 66,5 63,0 80,5 79,61 64,70 65,7 57,6 85,4 99,95 2,66 3,0 6,0 12,0 16, 20, 23, 24, 12, 12, Ю, 7, 50 0 о 9 0 12 9 8 8,32 3,89 3,88 4,00 3,0 1,5 4,0 5,0 1,0 4,00 3,0 3,0 1.5 2,0 1,93 4,2 6,0 25,0 1,99 0,01 9,42 9,42 14,5 10,0 13, 8,5 50 10 11,0 9,0 3,8 10.0 12,5 17,0 6,00 4,0 3,7 9,1 4,0 3,68 7,5 2,0 3,54 0,04 50 7 8,51 8, 8,70 6,0 ,0 7,0 26 9 2,5 0, 4,5 5,5 5,46 0,5 0,43 0, ~ 7,8 7,4 63 0 7,14 ,14 0,5 2,0 7,0 ,2 5,5 4,0 5,0 3,8 1.5 1,0 1,74 ,37 2,9 2,0 0,028 5,00 10,9 7,0 5,0 6,8 2,0 4,0 2,5 0,04 1,5 3,5 3,91 0,17 0,21 1,0 8,0 0,34 0,012 0,01 14,5 30 1,7 0,25 0,14 0,35 0,17 0,25 0,004 Завод, ИЗГОТОВЛЯЮЩИЙ стекло «Д р\>жпая <" 1 орка» -«Светлана» I «Победа ( трлда» Лепзос Завод им. Ломоносова
Стекла пятой группы К этой группе относятся молибденовые стекла № 46, 35, ЗС-5 и ЗС-8. Колер их - желтовато-белый. Температура размягчения выше, чему стекол всех предыдущих групп. Трубки молибденового стекла нельзя спаять ни с каким другим стеклом. Трудно поддаются резке горячим способом. Молибденовые стекла не склонны к растрескиванию. Изделия из молибденового стекла имеют красивый внешний вид. При длительном нагревании в пламени паяльной горелки совершенно не расстекловываются. Хорошо выдерживают впаивание молибденовой проволоки (диаметром до 10 мм). Такой спай не растрескивается и прекрасно держит вакуум. Это связано с близкими значениями коэффициентов расширения данных сортов стекла и молибденовой проволоки. Кстати говоря, отсюда и название «молибденовое стекло». Можно впаивать в молибденовое стекло также проволоку из платины и меди, но диаметром не более 0,1 мм. Изделия из молибденового стекла хорошо шлифуются после отжига. Молибденовое стекло является механически прочным; однако химически оно очень неустойчиво. Кроме того, это стекло подвержено выветриванию и выщелачиванию. Стекла шестой группы К этой группе относятся так называемые «пирексовые» стекла. Название это - нерусское. Это стекло производят в СССР, но иностранное название за ним сохранилось до сих пор, хотя в последнее время начинает внедряться термин «жаростойкое стекло». Пирексовое стекло отличается большой термической устойчивостью и тугоплавкостью. Это стекло содержит много кремнезема и борного ангидрида и мало щелочей. Из рассмотренных сортов стекла пирекс имеет самую высокую температуру размягчения. На обычном пламени с воздушным дутьем обработке поддается с трудом. Для того чтобы работать с пирексом, нужно воздух, подаваемый в горелку, обогащать кислородом. Стекло пирекс слабо подвержено растрескиванию. Выдерживает резкие изменения температуры; например, сосуд из пи- рекса, нагретый до 200-220°, можно опустить в холодную воду, не опасаясь растрескивания, в то время как сосуд, сделанный из стекла № 23, треснет при такой же операции, если он будет нагрет лишь до 130°. Химически это стекло устойчиво. С трудом поддается резке горячим способом и не корродирует при воздействии плавиковой кислоты. Трубку, изготовленную из стекла пирекс, нельзя спаять ни с каким другим стеклом первых четырех групп. При длительном разогревании и размягчении в любой зоне пламени паяльной горелки пирекс расстек- ловывается. Восстановить первоначальные свойства этого стекла трудно, а часто даже и вовсе невозможно. Поэтому, работая с пирексом, необходимо пользоваться пламенем, имеющим высокую температуру, и выполнять быстро все процессы. Пирекс хорошо шлифуется после отжига. В пирекс можно впаивать платину (диаметром не больше 0,3 мм), вольфрам, молибден. Стекло седьмой группы (кварцевое стекло) Изделия из кварцевого стекла, практически представляющего собой чистый кремнезем (кварцевое стекло делается из горного хрусталя), широко применяются в различных научно-исследовательских работах. В качестве материала для изготовления типовой химической аппаратуры кварцевое стекло, как правило, не применяется. Однако возросшие потребности научно-исследовательских учреждений в изделиях из кварцевого стекла и трудность изготовления последних привели к тому, что среди стеклодувов выделилась даже группа мастеров, специализировавшихся на обработке кварца («кварцедувы»).
Кварцевое стекло и изделия из него обладают многими замечательными свойствами. Кварц - это весьма устойчивый в химическом и термическом отношении материал. Вследствие весьма малого коэффициента расширения (5.4 10-7) он выдерживает любое резкое изменение температуры. Изделие из кварцевого стекла, только что вынутое из пламени водородной горелки (температура 2000°) , можно без всякого риска опустить в холодную воду. Поскольку практически кварц представляет собой чистый кремнезем, он является весьма ценным материалом при производстве таких химических работ, в которых на ход химического процесса могут оказывать влияние даже ничтожные следы различных соединений, входящих в состав стекла. Для изделий из кварцевого стекла совершенно не требуется отжига. При обработке кварца в пламени и после обработки совершенно исключается опасность растрескивания спаев. В кварц можно впаять вольфрамовую проволоку и молибденовую фольгу. Правда, эта операция является несколько осложненной (впайка производится под вакуумом с тем, чтобы расплавленный кварц более плотно соединялся с металлом). Обработка кварцевого стекла связана со значительными затруднениями. Прежде всего, для этого требуется высокая температура пламени, так как температура размягчения кварца 1750°. Поэтому обработку ведут в водородно-кислородном пламени или в пламени обычного светильного газа, но с кислородным дутьем. Во время обработки кварцевого стекла при высокой температуре происходит сильное распыление кварца, который оседает в виде белого налета на сравнительно холодных участках кварцевой трубки. Этот налет может быть удален пламенем горелки. Особое внимание следует обращать на то, чтобы перед обработкой кварцевое стекло было тщательно очищено. Всякие загрязнения при размягчении кварца обладают способностью спекаться с расплавом кремнезема и при остывании соответствующие участки изделия могут растрескиваться. Если впаиваются оптические стекла и линзы из кварца, то должно быть обращено внимание также на чистоту рук, которые необходимо предварительно тщательно обезжирить. Из трубок кварцевого стекла трудно выдувать шары, так как эти трубки имеют сильно неоднородную толщину стенок по длине. Кварцевое стекло нельзя резать горячим способом, так как оно не дает трещин. Оно слабо подвержено действию плавиковой кислоты. Кварц трудно шлифуется. На операцию шлифовки уходит больше времени, чем на работу с обычными сортами стекол. Работать с кварцевым стеклом нужно быстро и уверенно. Для этой работы требуется уже наличие известной квалификации стеклодува. Поскольку при достижении кварцевым стеклом состояния размягчения оно начинает интенсивно светиться, необходимо работу проводить в защитных очках (обычно темно-дымчатого цвета) . Из какого стекла должен быть сделан тот или иной прибор, обычно указывает заказчик. Однако мастер должен отчетливо представлять себе назначение прибора и условия его работы с тем, чтобы подсказать заказчику сорт материала, из которого должно быть выполнено изделие. Для грубой ориентировки в этом вопросе можно указать, что стекла первой, второй, третьей, четвертой, шестой и отчасти седьмой групп являются химически стойкими стеклами. Здесь следует отметить, что кварцевое стекло (седьмая группа), являясь весьма химически стойким в отношении кислот и ряда других реагентов, растворяется в щелочах и для работы с ними не пригодно. Если прибор должен работать в условиях резко меняющейся температуры, то обычно применяется стекло пятой группы (молибденовое стекло) и отчасти шестой (пирекс) и седьмой (кварц). Например, в электровакуумной технике при изготовлении различных электронных ламп широко применяется молибденовое стекло. В начале данного раздела мы перечислили различные виды исходных материалов, применяющихся при стеклодувных работах. Теперь остановимся на этом перечне
несколько подробнее и дадим характеристику каждому виду исходных материалов. Соломка Это - очень узкие стеклянные трубки (диаметром от 0,5 до 3 мм) с тонкими стенками (толщина стенок не превышает 0,5 мм). Соломка в заводских условиях получается при быстрой растяжке набора стекла. Применяется соломка при выполнении тонких изделий и для выполнения различных поглотителей (если нужно создать большую поверхность стекла в небольшом объеме). В качестве примера изделий, при изготовлении которых применяется соломка, можно указать кали-аппарат и дефлегматор. Капиллярные трубки Капиллярные трубки - толстостенные трубки с малым просветом (диаметром от 0,01 до 2 мм) . Толщина трубок колеблется от 1 до 3 мм. Капиллярные трубки употребляются для изготовления термометров, капиллярных и микрокранов, а также приборов, где коммуникации должны иметь небольшой объем, и т. п. Барометрические трубки Барометрические трубки - толстостенные трубки, но с просветом большим, чем у капиллярных трубок (диаметр от 2 до 4 мм) . Толщина стенок также до 3 мм. Барометрические трубки, как показывает само название, идут на изготовление барометров. Применяются они также при изготовлении пробок для спускных кранов и в тех случаях, когда стеклянная конструкция должна обладать значительной прочностью. Газоотводные трубки Так называются обычные, но узкие трубки. Внутренний диаметр таких трубок от 3 до 8 мм, а толщина стенок - от 0,8 до 1,2 мм. Эти трубки применяются при самых разнообразных работах: при изготовлении приборов, соединений, припаек кранов ит. п. Цилиндрические трубки Это - трубки наиболее распространенных диаметров. Внутренний диаметр их меняется от 8 до 60 мм, а толщина стенок доставляет не менее 1 мм и не более 2,5 мм (в зависимости от диаметра трубки). Цилиндрические трубки - основной материал для производства стеклодувных работ . Широко применяются эти трубки при изготовлении разнообразных приборов и аппаратов. Крановые трубки Крановые трубки - толстостенные трубки с внутренним диаметром от 10 до 30 мм и толщиной стенки от 2,5 до 4 мм. Трубка должна быть толстостенной, так как для изготовления муфты крана нужно собрать в одном месте довольно значительное количество стекла. Это легко сделать, имея толстостенную трубку, но весьма затруднительно, если накопление стеклянной массы нужно осуществить приемом перемещения стенки стекла и осаживания. Как показывает само название этого вида стеклянных трубок, они применяются при изготовлении кранов.
Палочки, или штабики Они представляют собой сплошную цилиндрическую массу стекла различного диаметра , без просветов. Диаметр стеклянных палочек бывает разный - от 2 до 5 мм (это - стандартные размеры). По специальным заказам заводы изготовляют палочки и других диаметров, больше 5 мм. В основном стеклянные палочки служат одним из инструментов стеклодува (для производства оттяжек, отборки лишнего стекла, резки горячим способом и т.п.) но существует также много различных поделок из стеклянных палочек. Цилиндры или заготовки цилиндрических дьюаровских сосудов Этот вид заготовок также непосредственно выпускается стеклозаводами. Заготовки представляют собой цилиндры длиной от 750 до 1000 мм, диаметром от 60 до 200 мм. Цилиндры эти отпускаются попарно с таким расчетом, чтобы один цилиндр мог быть вставлен в другой, и между ними был просвет величиной, примерно 10 мм. Цилиндры имеют круглое дно для удобства последующей обработки и припайки трубки ко дну. Толщина стенок цилиндров от 1,5 до 2,5 мм, в зависимости от диаметра цилиндра. Эти заготовки чрезвычайно удобны при изготовлении цилиндрических дьюаровских сосудов, но их также широко применяют и во всяких других работах (например, в приборах больших объемов и с большими расстояниями между стенками сосуда и т. п.). Заготовки цилиндрических дьюаровских сосудов показаны на рис 2, а и б. Рис. 2. Заготовки цилиндров и колб, выпускаемые стеклозаводами: а и б - заготовки цилиндрических дьюаровских сосудов; в и г - специальные заготовки (по заказу). Размеры заготовок указаны в тексте.
Шаровые колбы Выпускаются заводом самых различных емкостей - от 100 см3 до 50 л, с одним горлом и двугорлые, круглодонные и плоскодонные. Толщина стенок не должна превышать 1,5 мм, так как иначе колбу большого диаметра не удастся в должной мере обогреть и отжечь в пламени горелки. Однако колбы со слишком тонкими стенками также не годятся для обработки в пламени паяльной горелки. К колбе с очень тонкими стенками чрезвычайно трудно сделать припайку. Отверстие, сделанное для припайки, под действием пламени будет самопроизвольно расширяться. Шаровые колбы применяются при изготовлении различных приборов, ламп цельнопа- янных стеклянных установок для научно-исследовательских целей. Специальные цилиндрические колбы и цилиндры Такие заготовки изготавливаются заводами по специальным заказам потребителей . На рис. 2, виг показано два типа таких колб. Пробирочное стекло Пробирочное стекло - тонкостенные трубки диаметром от 15 до 25 мм. Толщина стенок не должна превышать 0,5 мм. Пробирочные трубки используются на изготовление пробирок, а также различных тонкостенных стаканчиков для взвешивания ампул ит. п. Шприцевые и водомерные трубки Эти трубки применяются для изготовления медицинских шприцев и водомерных стекол. Это - толстостенные трубки (толщина стенок 2-3 мм) с внутренним диаметром от 8 до 20 мм. Шприцевые и водомерные трубки перед пуском их в обработку (изготовление из них изделий) должны быть подвергнуты отжигу. Впрочем, вся обработка трубок для изготовления шприцев и водомерных трубок заключается в отрезании куска трубки соответствующей длины. При изготовлении шприца кусок (отрезок) трубки шлифуется изнутри, чтобы обеспечить нужный контакт с поршнем, а при использовании ее в качестве водомерного стекла шлифуются торцы. Если трубка не будет предварительно подвергнута отжигу, то в процессе шлифовки она растрескается. Трубки граненые и с плоской (белой, красной, синей) или с несколькими полосами Эти сорта изготовляются заводами по специальным заказам потребителей. В граненых трубках внутреннее сечение - круглое, а наружное - граненое (обычно треугольное). Граненые трубки бывают только капиллярные. Применяются они при изготовлении термометров. В таких трубках легко разглядывается столбик ртути. Трубки с полосками бывают капиллярными и обычными цилиндрическими. Первые применяются при изготовлении термометров, вторые - для бюреток и пипеток. ПОРОКИ И НЕДОСТАТКИ СТЕКЛА Стекло, выпускаемое заводами, даже при самом тщательном контроле за техно-
логией производства, всегда имеет пороки. Их может быть больше или меньше, они могут быть более или менее существенными, но избавиться от них полностью не удается. В зависимости от характера пороков стекло по-разному ведет себя в процессе обработки в пламени и в условиях работы готового изделия. Пороки стекла - это местные нарушения физической и химической однородности стекломассы. Поскольку нас интересует не технология производства стекла, а исключительно качество исходного материала, идущего на производство стеклодувных работ, мы рассмотрим пороки стекла не в связи с теми или иными нарушениями технологического режима варки стекла, а в связи с их проявлением при обработке стекла в пламени. Обычно пороки стекла классифицируются по трем группам: газообразные включения в стекломассу (пузыри, мошки); стекловидные включения (свили, шлиры, нити); твердые включения (камни, крупка, хальмоз). Рассмотрим каждый порок в отдельности и выясним, как они выявляются в процессе обработки. Пузырь Это - наиболее распространенный порок стекломассы и наиболее неприятный в стеклодувных работах. Образование в стекле пузырей связано с трудностями обезгаживания стекломассы. Если диаметр пузырей мал, то такие пузыри называются «мошками». Если разрезать трубку, имеющую пузырь, то с торца будет виден узкий канал в стенке, уходящий вдоль трубки. При обработке стекла с пузырями и мошкой в пламени паяльной горелки происходит следующее. Воздух, заключенный в пузыре (состав газа в пузыре может быть и другим, но это уже специальный вопрос, которым мы заниматься не будем) нагревается, расширяется и может прорваться сквозь размягченное стекло. На местах прорыва воздуха образуются ямки (и даже сквозные дыры, если пузырь был большим). Ликвидировать эти углубления практически не удается, и на спаях после их изготовления бывает видна цепочка точек - углублений. Толщина стенок в местах углублений, само собой понятно, понижена и такое изделие менее прочно. Если спай сделан в установке, находящейся под вакуумом, то всегда остается сомнение в надежности такого спая. Научный сотрудник в поисках течи в установке, прежде всего, обращает внимание на такой спай. Очень часто он пользуется для отыскания течи электрическим щупом, и при этом тонкие стенки в местах углублений могут быть пробиты искрой электроразряда. Таким образом, если первоначально в спае и не было течи, она может в нем образоваться в результате его проверки электрощупом. В тех случаях, когда пузырь прорывается внутрь трубки, она попросту выбрасывается . Для иллюстрации сказанного приведены фотографии - рис. 3, а и б. Пояснения даны в подписи к рисунку. Стеклянные трубки с мошкой могут использоваться для поделки, хотя и не всех изделий. Нельзя, например, применять стеклянные трубки с мошкой для изготовления оптических приборов. Если пузырь располагается по всей длине трубки, то протяженность пузырей мошки не столь велика, она бывает от 3 до 100 мм по длине трубки. Совершенно не пригодны трубки с пузырем или мошкой для изготовления изделий, подлежащих шлифовке. При шлифовке полость пузыря или мошки откроется, и может появиться течь в кране или шлифе. Бывает иногда, что по длине пузыря, в полости его, располагаются различные включения (например, окалина, несгорев- шая угольная пыль и т. п.) . В этом случае при внесении трубки с пузырем в пламя она неизбежно растрескается.
1 ц ш ш Рис. 3. Пороки и недостатки стекла: а - пузырь, расположенный вдоль трубки; б - цепочка углублений, образовавшихся после нагревания в пламени участка трубки, имевшего большой пузырь (например, такой, как показано на рис. За); в - свиль. Для наглядности изображения этого порока отрезок трубки был разогрет и концы трубки повернуты в разные стороны. При этом свиль, идущая вдоль трубки, пошла как бы по винтовой линии и теперь ясно видна на фотографии; г - шлир; д - камень; е - крупка; ж - расстекло- вавшийся участок стеклянной трубки после продолжительного сильного размягчения в пламени горелки; з - помутнение трубки из молибденового стекла, хранившегося в неблагоприятных условиях, после размягчения ее в пламени и растягивания; и: I - сечение трубки без дефектов; II - сечение трубки, имеющей разную толщину стенок (однобокость); III - сечение трубки, имеющей грани по стенке; IV - эллиптическое сечение трубки.
Свили Этот порок внешне проявляется в слоистости и волнистости стенки стекла (рис. 3, в). Эта неоднородность видима для глаза потому, что физические свойства каждого из слоев различны (например, в процессе изготовления стекломассы возможно смешение стекломасс, одинаковых по своему химическому составу, но разной вязкости из-за температур). В легкоплавких стеклах (свинцовое стекло) свили наблюдаются редко. Это связано с тем, что при варке такое стекло лучше промешивается и равномерней прогревается. В тугоплавких стеклах (молибденовое стекло, пирекс) свили выступают более рельефно. Это связано с трудностью варки соответствующей стекломассы. Стеклянные трубки, имеющие свили, совершенно непригодны для оптических целей. Трубка со свилью неудобна в обработке, хотя ее можно использовать при изготовлении многих изделий. Такие трубки неудобно растягивать и раздувать. Трудно сделать красивое и полноценное изделие из трубки со свилью. Очень часто после изготовления такое изделие растрескивается. Трубки со свилями непригодны для выработки изделий, в которых должны быть тонкие стенки: например, при изготовлении стеклянных мембран (в этом случае мембраны получаются волнистые - «гармошка»). Тонкие свили называются нитями. Они особенно заметны в пирексовых трубках. Работе они практически не мешают. Шлир Если толстая слоистая неоднородность стекломассы выражена очень резко (чувствуется ногтем) , т. е. свиль грубая, ее называют шлиром (рис. 3, г) . Встречается этот порок сравнительно редко, так как трубка со шлиром разваливается уже на заводе. Трубки со шлиром средних размеров все же встречаются, но для стеклодувных работ они непригодны. Камень Под этим названием подразумеваются различные посторонние твердые включения в стекле (рис. 3, с). Такими включениями являются кусочки глины, отделившиеся во время варки стекла от стенок горшка, ванны или припаса и др. Камень хорошо виден глазом и ощущается рукой. Участок стеклянной трубки, содержащий камень, лучше всего вырезать и выбросить. При внесении в пламя горелки участка трубки с камнем последняя немедленно и шумно растрескивается. Ни в коем случае нельзя включать трубку с камнем в изделие. При изменении температуры в процессе работы изделия или при других воздействиях всегда имеется опасность растрескивания . Крупка Так называются зерна кварцевого песка, не вошедшие в стекломассу (рис. 3, е). Эти зерна достаточно прозрачны, заметны на глаз и ощущаются рукой. Получается в заводских условиях вследствие недостаточной температуры варки стекла и при избытке кварцевого песка, который не входит в состав стекломассы. При обработке в пламени горелки трубки, имеющие крупку, чаще всего растрескиваются. Если стекло изобилует крупкой, то оно считается низкосортным. Особенно опасна крупка для легкоплавких стекол. В тугоплавких она сказывается меньше, трубка может и не растрескаться, но изделие из таких трубок будет ненадежным.
Пена Иногда приходится видеть на поверхности в толще стекла белесовато-грязные пятнышки. Эти пятна называются пеной или пенкой. Образуются они следующим образом. Всегда при варке стекла в заводских условиях на поверхность раскаленной стекломассы всплывают различные частицы, не вошедшие в состав стекломассы (часть веществ, входящих в состав шихты, капли со сводов печи, частицы глины и т. п.). Эти плавающие вещества называются хальмозом. При взятии стекломассы для вытягивания стеклянных трубок рабочий обычно вычерпывает часть расплава без хальмоза, но последний все же может попасть в вытягиваемую трубку, что и проявляется в виде упомянутых нами пятен. Обработке трубок пена почти не мешает, но изделие получается некрасивым. Кажется, будто на изделии имеется налет пыли, создается впечатление грязной поверхности. Конечно, для оптических приборов стеклянные трубки с пеной совершенно непригодны. «Зарухание» или расстекловывание Этим понятием определяется местная потеря стекломассой стеклообразного состояния. На заводе, когда стекломасса слишком долго остается в печи в условиях затяжного понижения температуры, в ней начинают выделяться кристаллики. Стекло теряет свою прозрачность. Это явление и называется «заруханием». В стеклодувном деле более употребительным является термин «расстекловывание» . В понятие расстекловывания вкладывается более широкий смысл. Мы будем пользоваться этим термином не только для характеристики стекломассы с выкристаллизовавшимися ее составляющими, но и вообще в случаях выделения составных частей стекломассы в любом состоянии. Внешне это проявляется в том, что стеклянная трубка в месте, подвергающемся действию пламени, теряет свой первоначальный стеклянный блеск, становится мутной и после остывания обнаруживается на ощупь характерная шероховатость (рис. 3, ж). Разные сорта стекла неодинаково поддаются расстекловыванию. Склонность стекла к «заруханию» усиливается, если в его составе преобладает какая-либо из составных частей, по сравнению с установленной рецептурой (рис. 3, з) . В заводских условиях на расстекловывание влияют колебания температуры во время варки. Как на заводе, так и при обработке стекла в пламени паяльной горелки продолжительное выдерживание стекла в размягченном состоянии даже при неизменной температуре приводит к расстекловыванию. Также способствует этому процессу повторное нагревание стекла, после того как оно однажды было нагрето и успело остыть и затвердеть. Существенно зависит склонность стекла к расстекловыванию также от количества составных частей стекломассы, которые могут улетучиваться с поверхности расплавленного стекла. Особенно легко улетучиваются щелочные окислы. Потеря их ведет к изменению соотношения компонентов и внешне - к помутнению соответствующих участков нагреваемой стеклянной трубки. На основании этого последнего наблюдения стеклодувы широко используют простой метод ликвидации расстекловывания, который, правда, не имеет универсального значения, т. е. применим не ко всем сортам стекол. Метод этот заключается в восполнении убыли щелочных окислов путем введения в пламя марлевого тампона (помазка), смоченного насыщенным раствором обычной (поваренной) соли. Уносимые с тампона вместе с водяными парами частицы соли оседают на расстекловавшейся поверхности и возвращают ей первоначальный стеклообразный вид. В различных книгах и руководствах по технологии стекла можно найти указания и на другие причины расстекловывания, но для наших целей достаточно знать перечисленные выше. На расстекловывание в процессе обработки стекла в пламени паяльной горелки надо обращать самое пристальное внимание. Только очень не-
многие сорта стекла не склонны к заруханию (молибденовое и отчасти № 23); поэтому явление это очень распространено. В готовом изделии нельзя допускать участков, с расстеклованным стеклом. Такое изделие непрочно и легко растрескивается . В практике часто встречается стекло, потерявшее свой первоначальный стеклянный блеск и прозрачность под действием, воды, кислот, щелочей, «старения» в результате его хранения в неподходящих складских условиях или в течение продолжительного времени. Такое помутнение напоминает по внешнему виду явление расстекловывания. Особенно подвержены помутнению под действием указанных выше агентов трубки из молибденового стекла. Испорченные таким образом трубки легко расстекловываются при внесении их в пламя горелки. Если таких трубок на складе много, то целесообразно возвратить их на завод и пустить там в варку. При острой нужде в стеклянных трубках можно попытаться ликвидировать помутнение . Изделия из молибденового стекла в этих целях подвергаются воздействию сильного пламени, а трубки из всех других сортов стекол, кроме кварца, обрабатываются слабым пламенем с сильным подсаливанием. Рассмотрим теперь наиболее распространенные недостатки в стеклянных трубках, применяемых для стеклодувных работ. Речь идет о часто встречающихся конусности и однобокости трубок, большом прогибе и гранености трубок. Конусность трубки Трубки, сходящие на конус, получаются при неправильной вытяжке их на заводе малоквалифицированным мастером. Проявляется это в том, что трубка имеет разный диаметр по длине трубки, постепенно изменяющийся от одного конца к другому. Разность в диаметре может достигать 10 мм, например, на длине трубки в 1500 мм диаметр может измениться от 40 мм с одного конца до 30 мм с другого. Поэтому перед тем, как пустить трубку в обработку, нужно проверить ее на конусность. Если требуются небольшие отрезки трубки, то можно выбрать нужный кусок и из конусной трубки. Однобокость трубки Этот недостаток заключается в разной толщине стенок по разным сторонам сечения. Трубка имеет по-прежнему круглое сечение, но с одной стороны толщина стенок в 2-3 раза может превосходить толщину стенок противоположной стороны (сравни рис. 3, I, на котором показано правильное сечение трубки, с рис. 3, II, где дано сечение однобокой трубки). Получается этот недостаток также по вине мастера, вытягивающего трубку на заводе. Работать с такими трубками очень трудно. Так, например, оттягивая державу из такой трубки, мы получим ее плоской и не по центру. Если попытаться раздуть из однобокой трубки стеклянный шар, то таковой получится наверняка неправильной формы. Все это вполне понятно, так как тонкая часть трубки размягчается быстрее, а для толстой требуется больше времени для ее прогрева и размягчения. Прогиб трубки Указанный дефект получается в заводских условиях, если мастер не дал стеклу затвердеть полностью при вытяжке, и положил трубку на подкладку. Это является весьма существенным недостатком, особенно в тех случаях, когда изделие из стекла должно иметь большую длину (например, в манометрах). Прогнутую трубку приходится прямить, нагревая ее в пламени горелки при непрерывном вращении.
Граненые стенки трубки Это означает, что сечение трубки не имеет закругленных форм, а трубка смята по одной или нескольким сторонам (рис. 3, III). Данный недостаток также является следствием небрежности, допущенной при вытягивании трубки. При обработке в пламени паяльной горелки такие трубки часто растрескиваются. Эллипсное сечение трубки Трубка получает эллипсное сечение в тех случаях, когда мастер, вытягивающий трубку, своевременно не поддует в заготовку (рис. 3, IV) . Трубки с таким недостатком идут обычно для самых простых поделок. Для получения полноценного сырья для стеклодувной работы целесообразно, чтобы мастер лично принимал участие в отборе материала на стеклозаводе. Это, бесспорно, обеспечит более высокое качество изделий и удешевит их стоимость. ОТЖИГ И ЗАКАЛКА СТЕКЛА При быстром нагревании или охлаждении стекла в нем могут оставаться внутренние напряжения (иногда не совсем правильно употребляют термин «натяжения») . В некоторых случаях эти напряжения могут постепенно исчезать. Чем меньше вязкость стекла, тем скорее могут исчезнуть внутренние напряжения. При охлаждении величина таких напряжений получается тем большей, чем больше скорость охлаждения, чем толще изделие и чем выше температура, с которой изделие начинает охлаждаться. Если очень медленно охлаждать даже сильно разогретое стекло, то внутренние напряжения в нем практически не возникнут. Необходимо указать, что при наличии в стекле внутренних напряжений свойства стекла в разных направлениях оказываются различными. В частности, возникает явление двупреломления, причем стекло уподобляется двупреломляющему кристаллу, каковыми являются, например, кристалл кварца, слюда и другие. Для определения внутренних напряжений в стекле применяются специальные приборы - полярископы. С помощью полярископа можно наблюдать в виде темных линий места, подверженные внутренним напряжениям. Прибор дает только качественную характеристику напряжений, но не указывает величину этих напряжений. Внутренние напряжения в стекле в большинстве случаев распределены неравномерно, и это значительно понижает прочность изделия. Разрушающее действие внутренних напряжений можно легко увидеть, проделав следующую несложную операцию. Нагреем немного в пламени стеклянную палочку или толстостенный капилляр таким образом, чтобы наружные слои стекла успели размягчиться, в то время как внутренние оставались бы еще холодными. При этом после остывания палочки или капилляра наружные слои растрескиваются, а внутренние не разрушаются. Это явление называется «посечкой» стекла и иллюстрируется рис. 4. Растрескивание происходит потому, что слои стекла, пришедшие в движение в процессе размягчения стекла, при охлаждении начинают сжиматься, но этому препятствуют внутренние неподвижные слои. Возникают внутренние напряжения, приводящие к растрескиванию. Для того чтобы предотвратить возникновение внутренних остающихся напряжений или уничтожить уже создавшиеся напряжения, применяют прием отжига стеклянных изделий. Для этого изделие нагревают до начала подвижности его частиц (до температуры, названной нами ранее температурой отжига). Чем менее вязким является стекло, тем быстрее исчезают внутренние напряжения. Так, при вязкости в 1013 - 2,5'1013 пуаз напряжения исчезают за 7-15 минут, а при вязкости в 4 1014 пуаз - спустя 4 часа.
Рис. 4. «Посечка» стекла: а - на капилляре; б - на стеклянной палочке. Последовательность операций в процессе отжига: 1) изделие нагревается или остывает до температуры отжига; 2) выдерживается при этой температуре (обычно на 20-50° ниже) в течение 15 минут для уничтожения напряжений; 3) медленно охлаждается с тем, чтобы не допустить возникновения остаточных напряжений; 4) после достижения температуры термостойкости (наивысшая температура, ниже которой стекло можно резко охлаждать) охлаждается быстро (в 3-4 раза быстрее, чем в интервале отжига). В табл. 3 приведены значения температур начала размягчения, рабочего состояния, термостойкости и отжига, а также времени нагрева и остывания при отжиге для наиболее распространенных в стеклодувном деле сортов стекла. Таблица 3. Характерные температуры стекла и режимы отжига. и От ■-кит стекла йкос Температура Температура нагре-i [асах) с Сорт стекла о н начала разрабочею S « время остывай (в часах Термос мягчения, °С состояния, °С с £ CD Н {-, О время ва (в ч ББ, № 2, № 23 . . . 1 130 490—520 550—600 470 3 8 120 510—530 560—590 480 3 8 VI-B, ЗС-4 или № 12 130 480—500 520—540 450 2 6 БД-1, № 112 . . . . Нейтральное, № 846, 130 510—540 •580—620 490 3 8 № 59 150 590—610 630—700 550 4 10 №46 180 580—600 630—720 550 4 10 ЗС-5, ЗС-8 180 560—580 620—700 520 3,5 9 №35 180 560—580 620—700 520 3,5 9 230 550—620 680—750 580 4 10 Дюробакс 180 700—720 780—850 650 4,5 10 Сверхпирекс .... 250 850—900. 950—1050 750 | 5 12 — 1500 1750—1800 Отжига не требуете В этой таблице собраны общепринятые величины для характерных температур стекла и режимов отжига и только одна колонка составлена самим автором книги - это значения температур рабочего состояния стекла. Соответствующие опреде-
ления автор производил очень просто: нагревал в пламени горелки одновременно со стеклом проволоки из различных металлов с известными температурами плавления. Режим отжига дается для стекла со стенкой средней толщины, как наиболее употребительного в стеклодувном деле. Для осуществления операции отжига применяются электрически обогреваемые печи, рассчитанные на получение нужных температур отжига и нужных времен охлаждения (последнее достигается соответствующей теплоизоляцией печи). На заводах для отжига изделий из разных сортов стекла имеются отдельные печи для отжига. В небольших мастерских пользуются обычно одной печью, рассчитанной на сорт стекла с наивысшей температурой отжига и наибольшим временем охлаждения (пи- реке) . Печь снабжается термопарой для измерения и температуры. Если температура в печи возрастает выше требующейся, то с помощью релейного устройства включается сигнал (красная лампочка, звонок). Само собой разумеется, что в печи, рассчитанной на пирексовое стекло, можно отжигать все стекла, которые имеют более низкую температуру отжига. При этом температура в печи должна быть соответствующим образом снижена. Процесс искусственного создания в стекле остаточных напряжений называется закалкой стекла. На практике закалка осуществляется нижеследующим образом. Изделие нагревают до температуры, немного превышающей температуру отжига, и затем подвергают резкому охлаждению. Охлаждение достигается или обдуванием изделия со всех сторон воздухом, или равномерным соприкосновением с металлическими поверхностями или, наконец, погружением изделия в нагретое масло. Температура, начиная с которой изделие подвергается резкому охлаждению, называется температурой закалки. Обычно закалке можно подвергать лишь изделия, имеющие простую форму (стеклянные листы, диски, стаканы). Внутренние напряжения в стекле получаются тем сильнее, чем резче охлаждение. Рис. 5. Кусок закаленного листового стекла, растрескавшийся после повреждения наружного слоя. Можно очень простым приемом показать возникновение внутренних напряжений при закалке стекла. Нагреем кусок стеклянного листа до состояния размягчения и опустим в ванну с горячим маслом (около 300°) . Тем самым мы осуществим операцию закалки. При этом наружные слои стекла остынут быстрее, чем внутренняя масса разогретого стекла. В результате наружная оболочка сдавит внутреннюю массу стекла, и в ней при дальнейшем остывании возникнут сильные напряжения. Если теперь каким-либо образом повредить сдерживающую эти напряжения наружную оболочку, то стекло мгновенно и с шумом растрескается. На рис. 5 показан ку-
сок растрескавшегося закаленного стекла, полученный нами только что описанным способом. Широко известным школьным примером закалки стекла может служить получение «батавской слезки4» при закалке капли жидкого стекла в масле или воде. Напряжения в закаленном стекле могут быть ликвидированы отжигом изделия в печи. ГЛАВА II. ОБОРУДОВАНИЕ СТОЛА СТЕКЛОДУВА Стол для стеклодувных работ должен быть оборудован приспособлениями, необходимыми для работы (рис. 6). Сам стол изготовляют из дерева. Внешне он похож на письменный стол, т. е. имеет выдвижные ящики. В этих ящиках удобно хранить мелкий инструмент, чертежи, ценные сорта стекол, металлы, предназначающиеся для впаивания в стекло. Размеры доски стола 1200 X 800 мм. Доска стола с трех сторон (кроме обращенной к работающему) ограничивается невысокими деревянными бортами. Высота стола 850-900 мм. Эта высота определяется необходимостью, чтобы сидящий на табурете мастер выдавался над столом, начиная с границы грудной клетки. Надо сказать, что правильное положение мастера за стеклодувным столом имеет огромное значение: если этому вопросу уделено должное внимание, то даже при продолжительной работе стеклодув не будет испытывать сильного утомления. Рис. 6. Стол для стеклодувных работ. Стол покрывают листовым асбестом с таким расчетом, чтобы асбест кончался, не доходя 10 см до края стола, обращенного к мастеру. Это делается для того, чтобы стеклодув не пачкал рукава асбестом и не обрывал его края в процессе работы. Подкладку (см. следующий раздел) прибивают параллельно длинной стороне стола на расстоянии 500 мм от работающего. Штативы ставят по углам стола, ограниченным бортами. Справа от мастера к боковой стороне стола прибивают деревянную планку с узкой прорезью, в которую можно опустить (вставить) металлические развертки, крючки для резки стекла горячим способом, пинцеты, ножницы. По левой стороне стола делают крючки, на которые можно вешать хватки, щипцы Разлетается махом, стоит отломить у нее кончик.
(металлические и деревянные), формы. Камни для точки и заправки ножей кладут обычно около штативов, так как они требуются не слишком часто. Всю проводку газа, воздуха, кислорода устанавливают под столом. Для этих целей применяют гибкие резиновые шланги высокого качества. Тянуть шланги по столу нельзя, так как при этом их легко можно повредить и, кроме того, они будут мешать работе стеклодува. Банку с раствором поваренной соли и с помазком, что необходимо для ликвидации расстекловывания стеклянной трубки, обрабатываемой в пламени паяльной горелки, ставят около подкладки в центре стола. На середине края стола, около работающего, устанавливают большую стеклодувную горелку, рядом с ней, справа - малую горелку для получения узких, небольших пламен. Около правого штатива раскладывают разные специальные приспособления, например, ролики (катки), пламеотражатели и т. п. Если приходится работать с кварцевым стеклом, требующим для своей обработки высокотемпературного пламени, то необходимо пользоваться водородно- кислородным пламенем или пламенем светильного газа, горящего в кислороде. Поэтому следует предусмотреть у паяльного стола также крепления для баллонов с водородом и кислородом. Обычно баллоны крепят к столу слева скобками. ГОРЕЛКИ Для получения пламени, необходимого для обработки стекла, применяются горелки самых разнообразных конструкций. На рис. 7 дано схематическое изображение большой стеклодувной горелки с тремя кранами. По одному из этих кранов подается горючее, по второму - воздух, по третьему - кислород. В зависимости от надобности, можно сжигать горючее в токе воздуха или в токе кислорода, или, наконец, в воздухе, обогащенном кислородом. Горелку изготавливают из латуни. Перед тем, как газ вступает в соприкосновение с воздухом (или кислородом), он проходит через сетку «а». Назначение сетки заключается в том, чтобы газ, встретив на своем пути известное сопротивление, поступал на сгорание более
равномерной струей. На конце выходного воздушного отверстия навинчивается более узкий наконечник «б» («одуванчик»). В зависимости от размеров «одуванчика», удается получить пламя большего или меньшего размера. На выходном кислородном отверстии никаких дополнительных наконечников не крепится, так как кислородная трубка узка сама по себе (1-1,5 мм в диаметре). Рис. 7. Большая стеклодувная горелка с тремя кранами. Между концом горелки и газовым краном к корпусу горелки припаивается стержень «в», шарнирно соединенный с креплением горелки к столу. Это крепление имеет несколько усложненную конструкцию, позволяющую придавать горелке любое положение, которое потребуется по условиям работы. Упомянутый уже стержень «в» шарнирно соединяется со стержнем «г», который проходит через втулку, снабженную зажимным винтом «ж». Втулка крепится заклепками к латунной пластинке «д» толщиной не менее 5 мм. Эта пластина входит (двигаясь по столу в направлениях на мастера и от мастера) внутрь металлического хомута «е», который наглухо кренится к столу. Горелка описанной конструкции может принимать разные положения по отношению к столу и к мастеру. Горелку можно отодвигать от стола, поднять вверх, повернуть в любую сторону. Трущиеся части пластинки и хомута полезно смазывать тавотом. При обработке очень крупных изделий нужно увеличить количество горючего газа, подаваемого в пламя. Даже полным открытием газового крана на горелке сделать это не удается, так как проходные сечения кранов на горелке невелики. Поэтому пользуются предложенным автором этой книги специальным устройством в виде металлической трубки, свернутой в кольцо, которое укрепляется перед горелкой. По внутренней стороне кольца сделаны отверстия диаметром 1,5 мм. С одной стороны в кольцо подается газ, другой конец закрыт (кольцо незамкнутое). При подаче газа в кольцо он вырывается из отверстий струями, направленными к центру. При работе горелки образуется дополнительное огненное кольцо, способствующее увеличению
размеров пламени. Кроме того, при наличии такого приспособления пламя становится более устойчивым, не срывается. Горелка с приспособлением и масштаб увеличения размеров пламени при применении приспособления показаны на рис. 8. Малая стеклодувная горелка отличается от большой лишь меньшими размерами и отсутствием сложной шарнирной системы крепления (рис. 9) . Вместо этого она непрочно соединяется с чугунной подставкой (для устойчивости) и свободно стоит на столе. В случае надобности ее просто берут в руки и направляют пламя в нужное место. Рис. 8. Большая стеклодувная горелка с кольцом для увеличения размеров пламени. Для пайки установок на месте применяются различные ручные горелки. Ручные горелки разных конструкций показаны на рис. 10. В качестве материала для изготовления ручных горелок также чаще всего применяется латунь. В ручных горелках применяют одуванчики с большим количеством отверстий (до 40-50). Это устройство обеспечивает возможность получения ровного (без толчков) пламени. Пламя, даваемое ручными горелками, оказывается достаточным для спаивания стеклянных трубок диаметром до 25 мм. Несколько лет назад в лабораториях можно было встретить стеклянные ручные
горелки, сделанные самими стеклодувами. Схематическое изображение такой горелки дано на рис. 11. Однако в настоящее время стеклянные горелки практически повсеместно заменены металлическими. Рис. 10. Металлические ручные горелки различных конструкций.
Рис. 11. Схематическое изображение ручной стеклодувной горелки из стекла. Когда приходится пользоваться бензином вместо газа, можно приспособить только что описанные стационарные стеклодувные горелки без серьезных изменений. Нужно лишь учесть, что при работе с бензиновыми парами нельзя пользоваться кислородным дутьем (проскок кислорода в карбюраторе с бензином неизбежно приводит к взрыву). Кроме того, трубка, подающая пары бензина от карбюратора, должна быть припаяна (на серебре) к газовому крану. Тем самым исключается возможность пользоваться всякими перемещающими горелку устройствами. Жесткое соединение карбюратора с горелкой металлическим бензопроводом необходимо для того, чтобы пары бензина могли быть перед поступлением в горелку подогреты при помощи нагревающей нихромовой спирали, намотанной на бензопровод. Многие стеклодувы теперь, возможно, и не знают о применении в качестве стеклодувных горелок керосиновых ламп. Ими пользовались раньше, когда не было еще газа и авиабензина. Возможно, что и сейчас в некоторых случаях, в местах, где нет газа, и почему-либо возникла трудность получения авиабензина, может возникнуть надобность в применении керосиновой горелки. Поэтому, считая эту горелку уже отжившей, мы все же уделим ее описанию небольшое место. Керосиновая лампа представляет собой резервуар, заполненный керосином, в котором имеются патрубок для введения в указанный резервуар фитиля из хлопчатобумажных ниток и второй патрубок для заливки керосина. Фитиль ровно обрезают, смачивают керосином и зажигают. Обычно стеклодув пользовался лампами трех размеров для получения пламени разной величины. Дутье при применении керосиновых ламп осуществляется воздухом от мехов или воздуходувки, который с помощью металлической или стеклянной трубки подводится к основанию фитиля. Таким образом, пламя как бы сдувается воздухом с фитиля. Керосиновая лампа дает низкотемпературное пламя. Нельзя быстро изменить размер пламени. Эти лампы весьма опасны в отношении пожара. ГОРЮЧИЙ ГАЗ ДЛЯ СТЕКЛОДУВНЫХ ГОРЕЛОК В подавляющем большинстве городских стеклодувных мастерских вопрос о горючем газе для горелок не является сложным. Мастерские работают на газе, получаемом из городской газовой линии. Но если газового завода в городе нет и нет подачи природного газа или баллонов со сжатым горючим газом, приходится приготовлять горючий газ самим. Широко распространено использование для этих целей бензиновых паров. Тогда стеклодувная мастерская должна быть оборудована карбюраторным устройством. Поскольку пользование такими устройствами может оказаться необходимым, мы остановимся на их описании несколько подробнее. Схематически карбюраторное устройство показано на рис. 12. Оно состоит из
трех железных сварных баков 1,2, 3. Основной бак 1 выполняется из 3-мм железа и имеет диаметр 250 мм и высоту 450 мм. В центре крышки бака имеется отверстие 4, которое закрывается навинчивающейся пробкой. Это отверстие служит для заполнения бака бензином. В бак входит (впаяна) медная трубка 5 диаметром 20 мм. Эта трубка доходит до дна бака и ложится на дно в виде спирали с выходящими вверх отверстиями. Диаметр отверстий - 3 мм, расстояние между ними 20-30 мм. Это - барботер для пробулькивания воздуха сквозь толщу бензина и насыщения его парами бензина. В крышку бака впаяна также трубка 6 . Это отводящая трубка для вывода из бака воздуха, несущего пары бензина. Внизу бака имеется спускной кран 7 для слива тяжелых остатков горючего, воды и т. п. Рис. 12. Схематическое изображение карбюраторного устройства. Бак 2 с размерами 120 мм в диаметре и высотой 450 мм служит в качестве ловушки на случай внезапного прекращения подачи воздуха в основной бак. При этом бензин устремится в бак 2 (вследствие остаточного давления бензо- воздушной смеси в баке 1, и в нем должен остаться. При повторном пуске воздуха он выдавит бензин из бака 2 в бак 1. Размеры бака 3 те же, что и размеры бака 1. Он имеет в крышке две припаянные трубки. Одна из них подает горючую смесь из бака 1, по другой смесь выходит к горелке. Бак 3 служит буфером для улавливания капель бензина и сбора бензина, если испарение его в баке 1 происходит слишком бурно. В нижней части бака имеется спускной кран 9 для слива сконденсировавшегося в баке бензина. Этот бензин вполне хорошего качества и может быть снова возвращен в бак 1. На основном баке 1 устанавливается электроподогрев с тем, чтобы обеспечить лучшую испаряемость бензина, когда его наиболее летучие компоненты будут унесены током воздуха. Электрообогрев рассчитан на достижение температуры 120-150° и захватывает бак на высоту 2/3 от его дна. Баки соединяются между собой жестко медными трубопроводами, на резьбовых сочленениях. Вся эта жесткая система помещается в железный ящик длиною 750 мм, высотой 600 мм и шириной 500 мм и засыпается сухим песком. Соединение системы с воздухопроводом также жесткое, через металлический кран 12. Выводная трубка 8 бака 3 при помощи гофрированной медной трубки 10 соединяется с горелкой 11. По всей длине гофрированной медной трубки от ее крепления с трубкой 8 до горелки наматывается электрообогрев, рассчитанный на температуру 100-120°. Электрообогрев должен предотвратить конденсацию паров бензина на пути из бака 3 в горелку. Трубка 10 делается гофрированной для обеспечения
большей гибкости трубопровода, допускающей различные перемещения горелки в процессе обработки стекла. В гофрированную трубку перед соединением ее с горелкой совершенно обязательно должна быть вставлена предохранительная сетка (медная частая сетка). Эта сетка предохраняет от проскока пламени в карбюраторную систему и от опасности пожара. Известны случаи пожаров с серьезными неприятными последствиями для работающих при проскоке пламени в карбюраторную систему из-за отсутствия предохранительной сетки. Укажем еще, что спускные краны 7 и 9 выводятся из железного защитного ящика наружу. Описание карбюраторного устройства уже делает ясным принцип его действия. Однако для большей определенности, облегчающей практическое использование карбюратора, ниже приводится порядок запуска системы. В основной бак 1 заливается 12 л бензина (лучше всего применять авиационный бензин Б-70 или краснодарский бензин 1-го сорта). При такой заправке бака он окажется заполненным примерно на 2/3. Открывается кран 12, соединяющий систему с воздухопроводом, и воздух входит в систему. Пройдя бак 2 и трубопровод 5, он барбартирует через отверстия в спирали в толщу бензина, наполняющего бак 1. Воздух насыщается парами бензина. Освободившись в баке 3 от капель бензина, бензо-воздушная смесь поступает в горелку на сжигание. Следует иметь в виду что, начиная работу со свежим (только что залитым) бензином, не следует пользоваться электрообогревом бака 1 и подогревом медной гофрированной трубки 10. С ухудшением качества бензина ввиду удаления легко- кипящих составных частей необходимо ввести в действие электроподогревы бака и гофрированной трубки. Ухудшение качества бензина в баке 1 легко определить по уменьшению пламени паяльной горелки. Улучшив пламя, подогрев бака выключают, а подогрев гофрированной трубки сохраняют. Так как воздуха, поступающего с бензиновыми парами, далеко недостаточно для сжигания бензина, то сохраняют обычную при использовании карбюраторной системы подачу воздуха в горелку. Описанная здесь система дает очень хорошее пламя и позволяет изготовлять в нем крупные, сложные и ответственные изделия. При правильной эксплуатации карбюраторной системы опасность возникновения пожара невелика, но никогда не следует забывать о правилах предосторожности, связанных с пользованием такой установкой. Прекращается работа на карбюраторной системе следующим образом. Прежде всего, задувают пламя. Для этого достаточно дунуть на пламя у его основания. Затем закрывают кран воздухопровода, подающего воздух в карбюраторную систему. Избыток давления паров бензина и воздуха из системы ликвидируется сам, так как выход для газа открыт, и газовый кран на горелке после окончания работы остается открытым. Ни в коем случае нельзя допускать курение или работу с пламенем при заливке карбюратора бензином. Не реже чем раз в три месяца необходимо производить чистку всех трех баков системы, а также следить за тем, чтобы бак 3 не был переполнен бензином. Расход бензина при использовании карбюраторной установки невелик. На 8 часов работы требуется 2-2,5 л бензина. Таким образом, одной зарядки системы может хватить на 5-6 дней работы. Для пайки установок на месте, при использовании бензина в качестве горючего, полезно иметь небольшой переносный карбюратор упрощенной системы (рис. 13) . В этом случае можно ограничиться лишь одним баком с бензином (вместо трех) . Все соединительные трубки делаются из резины. Подогрев бака не применяется. В резиновую соединительную трубку (соединяющую карбюратор с горелкой) необходимо вставлять предохранительную сетку. Поскольку подогрев бака здесь не применяется, работать нужно только со свежим бензином. С ухудшением качества пламени частично выработанный бензин переливают в бак 1 большой карбюраторной системы.
Струйки- Рис. 13. Переносный карбюратор для пайки установок на месте. ДУТЬЕ ДЛЯ СТЕКЛОДУВНЫХ ГОРЕЛОК Для сжигания газа применяется воздух, подаваемый в горелку при некотором давлении, или в тех случаях, когда необходимо повысить температуру пламени - кислород. В прежние времена сжатие воздуха для подачи его в горелку производилось с помощью мехов. Однако и теперь еще можно встретить маленькие меха в лабораториях, лишенных подачи сжатого воздуха от воздуходувки. В настоящее время повсеместно сжатие воздуха производится при помощи воздуходувок, которые могут обслужить 4-6-10 горелок. Если расход сжатого воздуха (в больших цехах) очень велик, то используются компрессоры. В нашу задачу не входит описание конструкций воздуходувок и компрессоров, тем более что по этому вопросу имеется обширная литература. Остановимся лишь на эксплуатационных требованиях к воздуходувкам, предъявляемых мастерами-стеклодувами. Воздуходувка должна давать сжатый воздух под давлением, избыточным над атмосферным на 100-150 мм рт. ст. Воздух должен подаваться равномерно. С этой целью воздуходувка работает через буферный объем емкостью не менее 20 л. Следует обратить внимание на то, чтобы воздуходувка в процессе работы не перегревалась, так как при этом возможна ее внезапная остановка и, следовательно, внезапное прекращение подачи воздуха. Само собой разумеется, что прекращение подачи воздуха в ответственный момент работы может привести к гибели ценного изделия. В случае же работы с карбюратором при этом возникает угроза проскока пламени в карбюратор и возможен пожар. Для получения сжатого до небольшого давления воздуха, в лабораторных условиях, хотя и очень редко, пользуются также водоструйным нагнетательным насосом. Если же нужно получить высокотемпературное пламя, применяют кислородное или смешанное дутье (воздух, обогащенный кислородом). В качестве источника
сжатого кислорода пользуются наполненными кислородными баллонами. В кислородных баллонах (они окрашиваются в голубой цвет) кислород сжат до 150 атм. Для использования его в горелках необходимо снизить давление до значения, не на много превышающего атмосферное. Эта задача решается с помощью редукторов (устройство для выдачи газа под сниженным давлением). При работе одной горелки на воздухе, обогащенном кислородом, с использованием пламени средних размеров , содержимое одного кислородного баллона обеспечивает работу в течение 5-6 дней. В последнее время в качестве источника кислорода стали применять жидкий кислород, испаряющийся в специальных приборах, называемых газификаторами . Расход жидкого кислорода в день на одну горелку составляет около 5 л. С точки зрения техники безопасности особое внимание должно быть уделено исключению возможности попадания подаваемого и горелку кислорода в газовую сеть. Смешение кислорода и воздуха производят в резиновом шланге для подачи дутья. Количество подаваемого (столько, сколько нужно для получения пламени необходимого размера) регулируют не краном на горелке, который открывается полностью, а краном на воздухопроводе. Обеспечив требуемую подачу воздуха, начинают понемногу добавлять кислород из баллона; однако главная часть давления дутья в данном случае создается воздухом. Иная картина получается, если стеклодув захочет добавить слишком много кислорода к воздуху. При этом давление кислорода в резиновом шланге, а также в горелке возрастет, кислород проникнет в воздухопровод, дутье станет в основном кислородным, а факел пламени - неравномерным и, в конце концов, сорвется. Кислород из-за повышенного в горелке давления проникнет в газовую сеть, имеющую более низкое давление. Если теперь стеклодув попытается снова зажечь горелку, то образовавшаяся в горелке, газовом шланге и в газовой сети газокислородная смесь неминуемо взорвется. Совершенно необходимо перед новым зажиганием задутого пламени выпустить из системы взрывчатую газовую смесь, не поднося при этом к горелке зажженной спички. Заканчивая работу с воздушно-кислородным дутьем, стеклодув обязан закрыть газовый кран на горелке и тем самым изолировать газовую сеть от возможности попадания кислорода. ДРУГОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, НЕОБХОДИМОЕ СТЕКЛОДУВУ Мы рассмотрели оборудование стола стеклодува. Но кроме оборудования, находящегося на столе, стеклодув пользуется еще многими вспомогательными устройствами и приспособлениями; о некоторых из них уже говорилось выше - это карбюраторы, воздуходувка и др. В стеклодувных мастерских научно- исследовательских химических учреждений полезно иметь станок для навивки кварцевых спиралей, кооторый стоит отдельно, но в случае необходимости его переносят на рабочий стол стеклодува. О пользовании этим станком см. раздел об обработке кварца. При выполнении в мастерской массовых работ, когда надо резать большое количество стеклянных трубок, применяют механическую пилу. В качестве режущей детали используется остро отточенный стальной диск (лучше всего из победита) . Диск дает ровную круговую трещину по трубке, и мастер сразу получает два отрезка трубки с очень ровными торцевыми срезами. Совершенно необходимо наличие в мастерской стеклодува печей для отжига готовых изделий. Печей должно быть две - большая и малая. Большая обычно располагается вертикально и служит для отжига изделий большой длины. Поскольку есть опасность прогиба длинных изделий, отжиг их лучше производить в вертикальной печи. Малая печь укрепляется горизонтально, на козлах. В современных
мастерских печи для отжига нагреваются электричеством. Температура в печах контролируется при помощи термопар. Посредством реле можно автоматически поддерживать нужную температуру. Температура в печи для отжига находится в зависимости от того, из какого стекла сделаны подвергающиеся отжигу изделия. Полезно, а в некоторых мастерских даже необходимо, иметь контрольный вакуумный пост. Это - обычная стандартная вакуумная установка, оборудованная фор- вакуумным масляным насосом (для получения предварительного разряжения), ртут- но-конденсационными насосами (для получения высокого вакуума), а также манометрами для измерения вакуума. Контрольный вакуумный пост необходим для испытания сложных приборов и ножек электровакуумных приборов на течь, для откачки дьюаровских сосудов, для впайки металлов в кварц, под вакуумом. Схема вакуумной установки контрольного поста представлена на рис. 14. Рис. 14. Вакуумный контрольный пост для испытания сложных приборов в условиях вакуума, для откачки дьюаровских сосудов, для впайки металлов в кварц под вакуумом. У стола стеклодува должен стоять железный ящик для битого стекла, оттяжек, держав, отходов стекла, образовавшихся в процессе обработки. Также возле стола желательно иметь небольшой стоячий стеллаж для хранения запаса стекла, подобранного под текущую работу.
РАБОТА НА СТАНКАХ ДЛЯ СТЕКЛОДУВНЫХ РАБОТ При массовом изготовлении приборов из стекла, когда предъявляются специальные требования к стандартизации изделий и к повышению производительности труда, применяют станки для выполнения различных стеклодувных операций. Такими станками в Советском Союзе в настоящее время оборудованы не только крупные предприятия электровакуумной промышленности, но также и многие стеклодувные мастерские при научно-исследовательских институтах. Следует еще иметь в виду, что многие работы со стеклом вообще можно выполнять только на станке - это относится в первую очередь к изготовлению приборов и деталей больших габаритов (генераторные лампы, выпрямители, телевизионные трубки). Станки бывают: вертикально-Заварочные и горизонтально-Заварочные. Вертикально-Заварочные станки изготавливаются двух типов: станки, в которых вокруг неподвижной детали вращаются горелки и пламя охватывает деталь, и станки, в которых вращается деталь, а горелки закреплены неподвижно. В вертикально- заварочном станке делается обычно от 4 до 16 горелок. Пламя образуется газом при воздушно-кислородном дутье. Станок имеет две ножных педали. Одной из них (левой) регулируют пламя. Правой педалью регулируют скорость вращения детали или горелок. Подъем детали (или горелок) в вертикальном направлении осуществляют специальным рычагом. Дутье производится через резиновый шланг, проходящий по вертикальной оси станка (неподвижная трубка). На вертикально-заварочном станке завариваются ножки больших размеров, изготовляются большие дьюаровские спаи, припаиваются отростки к цилиндрам и колбам больших размеров и т. п. Отжиг спаев производится пламенем без дутья или с помощью асбестового колпачка, разогретого в пламени до красного каления. Горизонтально-заварочный станок напоминает обычный токарный станок. Спаиваемые детали в этом станке вращаются со строго одинаковой скоростью. Горелки в станке этого типа (общим числом от 4 до 16) укреплены неподвижно. Кроме того, имеется подвижная большая настольная горелка, которая применяется для предварительного разогрева стекла, а также при отжиге. На горизонтально- заварочном станке выполняются такие работы на деталях больших габаритов, как припайка отростков по оси, спайка трубок по диаметру (тройниковым спаем), припайка больших металлических цилиндров рантовым спаем, оттягивание и запаивание широких трубок ит. п. Левая часть станка неподвижна, правая может перемещаться. Работа на станках довольно проста, хотя и требует знания поведения стекла в пламени и знания самого станка. Еще проще работа на станках-автоматах для штамповки ножек, хотя сами станки могут быть довольно сложной конструкции. Существуют еще несколько типов станков для выполнения специализированных стеклодувных операций, которые мы рассматривать не будем. ПЛАМЯ Всю обработку стекла стеклодув производит в пламени паяльной горелки. Факел пламени имеет сложное строение. В нем можно отчетливо видеть три конуса (рис. 15). Первый конус называется зоной восстановительного пламени и характеризуется сравнительно невысокой температурой пламени. Зона 2 называется зоной полного сгорания. Верхний конус 3, окаймляющий факел пламени, является окислительным пламенем. На рис. 15 показано также примерное распределение температур в конусе пламени для обыкновенной бунзеновской горелки. Добавка к воздушному дутью кислорода или замена воздуха кислородом значительно повышает температуру пламени и уменьшает размеры зоны восстановительного пламени. Об-
рабатываемое в пламени стекло помещают на границе среднего конуса и наружного окислительного. В этой области примерно выравниваются температуры среднего конуса и окаймляющего его наружного конуса и, таким образом, исключена возможность сильного неравномерного нагрева стекла. Рис. 15. Структура пламени и распределение температур в пламени: 1 - окислительная зона; 2 - зона полного сгорания; 3 - восстановительная зона. О том, к каким нежелательным явлениям может привести неправильное внесение стеклянной трубки в пламя, свидетельствует рис. 16. На этом рисунке показана оттяжка трубки в державу, произведенная при разогреве трубки на границе зоны полного сгорания и окислительной зоны (рис. 16, а) и при разогреве на границе восстановительной зоны (низкая температура) и зоны полного сгорания (рис. 16,
б). В последнем случае на державе остался участок неразмягченного стекла. Этот участок подвергался действию низкой температуры, в то время как соседние с ним участки были разогреты до более высокой температуры, так как они попадали в высокотемпературную зону окислительного пламени, окаймляющую весь факел . Рис. 16. Оттягивание державы при правильном и неправильном помещении трубки в пламя: а - трубка внесена в пламя правильно - на границу между зоной полного сгорания и окислительной зоной; б - трубка внесена в пламя неправильно - на границу между восстановительной зоной и зоной полного сгорания. В качестве горючего газа для получения пламени используют пары керосина, бензина, светильный газ, газ коксовых печей, водород, водород с примесью паров бензина. Выбор газа определяется характером выполняемой работы, а также местными условиями, т. е. наличием того или иного вида горючего. ГЛАВА III. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СТЕКЛОДУВНЫХ РАБОТ Инструменты, применяемые при обработке стекла, довольно просты. Обычно это - измерительные и режущие инструменты, набор простых разверток, канавок, брусков, хватки, щипцы, пинцеты, вольфрамовые иглы, асбестовые колпачки и т. п. Опишем кратко эти инструменты применительно к тем стеклодувным операциям, в которых данный инструмент используется. Измерительные инструменты Каждый мастер прежде всего должен иметь (рис. 17) металлическую линейку с миллиметровыми делениями. Обычная общая длина металлической линейки 200-500 мм. Для измерения внешнего и внутреннего диаметров стеклянных трубок пользуются стандартным штангелем. Для измерения внутренних диаметров трубки, когда просвет мал (для диаметров от 0,5 до 8 мм), очень удобно пользоваться измерительным конусом или нутромером (точнее - клинообразной пластинкой) с делениями. Такую пластинку просто вставляют в просвет трубки с торца и с помощью делений, нанесенных на пластинке, устанавливают диаметр отверстия. Для сравнительно грубых оценок наружного и внутреннего диаметров трубок пользуются кронциркулем. В редких случаях стеклодув пользуется в качестве измерительного инструмента также микрометром. Микрометр применяется для определения тонких стеклянных кварцевых нитей и толщин стенок стеклянных пластинок. Очень часто бывает нужно знать объем изделия. Для этого обычно внутренний объем изделия заполняют какой-либо жидкостью (ртуть, спирт, вода и т. п.) , а
затем жидкость выливают и мерные цилиндры (мензурки) для определения объема. Диаметр капиллярных трубок может быть с большой степенью точности определен следующим приемом. Небольшой столбик ртути вводят в капилляр и точно определяют его длину. Затем ртуть взвешивают на аналитических весах. Зная длину столбика ртути, ее вес и удельный вес, легко подсчитать диаметр капилляра, считая, что столбик ртути имеет строго цилиндрическую форму. Обычно эту работу выполняет заказчик - научный работник или лаборант, но квалифицированные стеклодувы без труда справляются с этой задачей и сами. Очень часто, когда не предъявляется особых требований к точности оценки объема изделий цилиндрической формы, можно вычислить объем, как объем цилиндра, зная внутренний диаметр трубки и ее длину. Рис. 17. Измерительный инструмент стеклодува: микрометр, нутромер , штангенциркуль, измерительная линейка, кронциркуль. Режущий инструмент Как мы увидим, правильная резка стекла является существенной операцией в стеклодувном деле. Поэтому мастер должен обеспечить себя высококачественным режущим инструментом. В разделе, касающемся оборудования стола стеклодува и стеклодувной мастерской, мы упоминали о механической пиле для резки стеклянных трубок, но такая пила применяется лишь при массовых работах. Обычно для
резки стеклянных трубок пользуются ножами в виде стальных пластинок. Длина таких ножей около 150 мм, ширина 25- 30 мм и толщина 2-2,5 мм. Изготовляют их из крепкой углеродистой стали или лучше - из победита. Мастер делает такой нож сам из большого ножовочного полотна. На наждачном точиле сравниваются Зубцы и обе стороны стачиваются под углом 45 . При этом точило нужно проходить быстро для того, чтобы по заточенным сторонам образовались очень мелкие зазубрины. Если посмотреть на заточенные края в лупу, то эти зазубрины будут хорошо видны. Именно благодаря этим зазубринам нож пригоден для резки стекла. Если стремиться к созданию гладкой, острой, шлифованной поверхности, то таким ножом можно будет легко порезать руку, очинить карандаш, но для резки стекла он будет совершенно не пригоден. Рис. 18. Режущий инструмент стеклодува: крючок, нож, напильник, ножницы, призма. После того как нож заточен, его нагревают до красного каления в пламени горелки и быстро опускают в холодный раствор поваренной соли («закалка») и затем направляют на простом наждачном камне (от руки). Можно также пользоваться для резки стеклянных трубок напильниками с мелкой насечкой (бархатные напильники и надфели). Надрезы на стекле, сделанные напильниками, получаются широкие, а ножом - более узкие и глубокие. Ножевые надрезы значительно лучше. К режущему инструменту относятся также крючки для резки горячим способом. Полудиаметры крючков делают разными, в соответствии с диаметром трубок, которые приходится резать. С помощью крючков обычно режут трубки больших диаметров, не меньше 25 мм. Изготавливают крючки из мягкого железа диаметром 4-7 мм. Диаметр железного прута выбирают соответственно величине крючка, который
должен быть изготовлен. Поскольку при применении крючка он должен нагреваться в пламени горелки до красного каления, то крючки снабжают деревянными ручками. Для резки коротких концов капилляров применяют металлические призмы треугольного сечения (рис. 18) . На капилляре наносят метку, и отрезок кладут на ребро призмы стороной, противоположной метке. Затем ударом ножа по краю капилляра, близкому к метке, обламывают отрезок капилляра. Набор режущих инструментов показан на рис. 18. Трубки больших диаметров (свыше 200 мм) можно резать с помощью нихромовой петли, нагреваемой электрическим током. Для этой цели миллиметровую нихромо- вую проволоку соединяют с проводами от сети электрического тока (через реостат5) . Нихромовая петля заканчивается на роликовых изоляторах, связанных пружиной, сохраняющей размеры петли при изменении длины нихромовой проволоки под влиянием нагревания. Наконец, размягченное стекло можно резать обыкновенными ножницами. Ножницы обычно применяют для обрезки неровных концов трубок. Развертка Для развертывания торцов стеклянных трубок, рантов кранов, губок для изготовления тройника и в других случаях широко применяют различного типа развертки . Развертки изготовляют из латуни или из меди. Железные развертки хуже, так как на них образуется ржавчина, которая, попав на поверхность расплавленного стекла, оставляет желтое пятно. Поверхность разверток должна быть гладкой, без заусенец и шероховатостей. Дефекты в изготовлении разверток обязательно сказываются при обработке размягченного стекла. При этом в готовом изделии могут получиться узкие полосы, задиры стекла заусенцами и т. п. Изделие может потерять свой красивый вид. Время от времени следует зачищать развертки тонкой наждачной бумагой и постоянно держать их смазанными жиром. Лучше всего применять свиной жир, но можно также пользоваться другим животным жиром, парафином или, наконец, в крайнем случае, машинным маслом. По смазанным раз- 5 и трансформатор.
верткам размягченное стекло ходит легко. Попадание жира на стекло никакого вреда не оказывает (жир просто сгорает). В то же время следует иметь в виду, что при работе с кварцевым стеклим никакой смазки быть не должно и контакт размягченного кварцевого стекла с жиром категорически воспрещен. Металлическую развертку укрепляют в деревянной ручке. На рис. 19 показано несколько типов металлических разверток. Применяются также деревянные развертки из крепких пород дерева (дуб, клен, ясень, груша) или графитовые развертки. Развертки изготовляются разной формы и разной конусности (если развертка имеет форму конуса). Деревянные развертки тщательно обжигаются в пламени и с размягченным стеклом соприкасаются обугленной поверхностью. Развертки с малой конусностью (мало отличающиеся от цилиндров) применяются при изготовлении кранов и шлифов большого размера, а также при заварке дьюаровских сосудов. С большой конусностью развертки применяются при развертывании концов трубок, при изготовлении рантов и т. п. Деревянная развертка с округленным концом применяется при вдавливании цилиндрических дьюаровских сосудов и в других работах. Различные типы деревянных (или графитовых) разверток показаны на рис. 20. Канавки или обкатки Эти приспособления представлены на рис. 21. Изготовляются канавки из крепких пород дерева или из графита. Хорошего качества канавки не должны иметь нарушений правильности полуцилиндра. Перед использованием деревянных канавок в работе их нужно тщательно обжечь. С разогретым стеклом может соприкасаться лишь обугленная поверхность полуцилиндра. Применяются канавки при выполнении самых разнообразных работ: для ускорения процесса утолщения стенки размягченного стекла, для придания нужной формы заготовке (конусность, размеры), для выдавливания цилиндрической поверхности. Одной из разновидностей канавки является канавка, сделанная из листа фанеры, который для устойчивости соединяется с деревянным бруском. Применяется она для получения резких круговых вмятин (так называемая подрезка стекла). Обычно посередине стола на расстоянии 50-60 см от рабочего места укрепляют деревянную подкладку (рис. 22). Это - толстостенный брусок с небольшим конусом, обращенным сходящейся частью вверх и с углублениями (зубцами) на расстоянии 3-4 см один от другого. Предварительно Зубцы обжигают на огне. На Рис. 20. Типы деревянных (или графитовых) разверток.
подкладку кладут готовые горячие изделия и заготовки во избежание соприкосновения их с холодными предметами. Для установления горячего изделия или заготовки в вертикальное положение пользуются деревянными штативами. Рис. 21. Канавки или обкатки для ускорения процесса утолщения стенки стекла и для подрезки стекла. Рис. 22. Деревянная подкладка, на которую кладут горячие изделия и заготовки в процессе работы. Бруски В процессе обработки стекла применяются также бруски из кафельных или мраморных плиток с хорошей гладкой поверхностью. Рекомендуется иметь две плитки (50x50 мм и 100x100 мм). Бруски применяются для разглаживания стекла, выравнивания размягченных торцов трубок, рантов кранов и шлифов и т. п. Асбестовые колпачки Это - несложное приспособление, оно всегда должно быть под руками у стеклодува. Асбестовый колпачок предохраняет горячее изделие в тех случаях, когда это нужно, от быстрого охлаждения. Толщина асбестового колпачка равна двум- трем толщинам тонкого листового асбеста. Для изготовления асбестового колпачка листы асбеста смачивают водой, им придают нужную форму и затем их тщательно просушивают. Колпачки изготовляют разных размеров. Хватки Для захвата в процессе обработки шаровых колб, цилиндров применяются приспособления, называемые хватками. Изготовляются латунные или медные полоски, полученные разрезанием соответствующих трубок (обычно на четыре части). Полученные полоски выгибаются и отжимаются, образуя хваток, как показано на рис. 23. Хваток должен охватывать колбу на 2/3 ее диаметра. После захватки колбы концы металлических полосок, образующих хваток, связываются шнуровым асбестом. Иногда хваток делается из упругой проволоки. Для захвата стеклянных цилиндров хватки выполняются из медных или латунных полуцилиндров, соединенных
в одной рукоятке. После захвата стеклянного цилиндра металлические полуцилиндры для надежности связываются медной проволокой. Рис. 23. Металлические хватки для захвата шаровых колб в процессе обработки. Необходимо также изготовить набор стеклянных хватков (рис. 24) для захвата Заготовок при впайке внутренних трубок в короткие чехлы, в шлифы и т. п. Заготовку укрепляют в стеклянной хватке при помощи тонкого листового асбеста. Рис. 24. Стеклянные хватки. Щипцы Щипцы, применяемые при обработке стекла, изображены на рис. 25. Их выполняют из стали и покрывают деревянными поручнями. Рабочие пластины щипцов покрыты латунными пластинами (приклепаны). Следует обратить внимание на то, чтобы в рабочем состоянии пластины щипцов сходились параллельно, во избежание создания в изделиях ненужной конусности. Используются щипцы для штамповки ножек, изготовления щипков пробок, для сплющивания стекла. Применяются также большие щипцы, в которых вместо металлических пластин делаются деревянные или графи-
товые пластины. Большие щипцы используются при изготовлении клинообразных четырехугольных и плоских изделий из стеклянных трубок. В стеклодувном деле применяются также обыкновенные пинцеты разных размеров. Рис. 25. Типы щипцов, применяющихся в стеклодувном деле: большие щипцы с деревянными или графитовыми пластинами, металлические щипцы, пинцет. Катки или ролики Это приспособление применяется при обработке крупных и длинных стеклянных цилиндров, а также вообще крупных и тяжелых изделий, которые трудно постоянно держать на весу, обрабатывая в пламени горелки. Это приспособление показано на рис. 26. Рис. 26. Катки или ролики для обработки крупных и тяжелых изделий.
На прочной подставке укреплена втулка, в которую входит трубка с перекладиной. По концам перекладины укреплены два ролика, которые можно сближать и удалять друг от друга. На роликах сделан желобок. На этот желобок наматывают шнурок из асбеста. Изделие, которое кладут на ролики, при этом не имеет непосредственного контакта с металлом и возможность растрескивания стекла исключается . Принцип использования роликов понятен сам собой. Они позволяют стеклодуву не держать изделие на весу и в то же время легко вращать его в пламени горелки . Шарнир для двустороннего дутья Если возникает необходимость одновременного поддувания воздуха с двух сторон, пользуются «машинкой» из двух пар шарнирно соединенных металлических трубочек (рис. 27). Такое устройство позволяет вращать изделие, не боясь перекручивания резинового шланга. Удобно пользоваться приспособлением и из одной пары трубок, особенно тогда, когда есть вероятность закручивания резинового шланга для дутья. Такая возможность закручивания обязательно возникает, если шланг нужно протянуть к обрабатываемому изделию на большое расстояние. Рис. 27. Схема шарнира для двустороннего дутья. Отражатель пламени При выполнении крупных работ для более полного использования пламени применяют пламяотражатели. Это приспособление представлено на рис. 28. К кольцу из железной проволоки, укрепленному в штативе, прикрепляют асбестовый круг вырезанный из листового асбеста. Этот круг ставится таким образом, чтобы пламя, обтекающее стеклянное изделие, ударялось затем об асбест и отражалось обратно на изделие.
Рис. 28. Отражатель пламени. Иглы вольфрамовые Для прокалывания отверстий в горячем (близком к состоянию размягчения) стекле, а также для создания углублений и выпуклостей в трубке применяют вольфрамовые иглы разных толщин, которые укрепляют в стеклянных капиллярах. Кроме инструментов, на столе стеклодува должна находиться банка с раствором обыкновенной (поваренной) соли и с помазком. Соль вносят в пламя горелки, направляемое на изделие, которое обнаружило признаки расстекловывания. ГЛАВА IV. ОСНОВНЫЕ СТЕКЛОДУВНЫЕ ОПЕРАЦИИ В работе стеклодува можно усмотреть ряд основных операций, применяемых при изготовлении самой разнообразной стеклянной аппаратуры. Поэтому обучение стеклодувному делу начинается с освоения этих операций. Создавая прибор, мастер творчески применяет простейшие операции, и потому не случайно говорят о стеклодувном искусстве. Число этих операций сравнительно невелико: • резка стекла - трубок и палочек, • вращение трубки в пламени горелки, • обеспечение правильного процесса размягчения стекла, • осаживание и перемещение стенки трубки, • оплавление трубок и палочек, • сгибание, • растягивание, • развертка трубок, • раздувание, • проделывание отверстий, • спайка (простой, тройниковый, двойной или внутренний спаи), • впайка перегородок в стекло. Мы рассмотрим последовательно эти операции, а также некоторые другие приемы, имеющие не столь общее значение.
А. ПРОСТЕЙШИЕ СТЕКЛОДУВНЫЕ ОПЕРАЦИИ РЕЗКА ТРУБОК И ПАЛОЧЕК Правильная резка трубок представляет собой один из весьма важных приемов стеклодувного дела. Имея хорошо обрезанные трубки, легче спаять их друг с другом. Шов в метке спая получается менее заметным и сразу достигается равномерная толщина стенки спая. Поэтому хороший стеклодув никогда не допустит небрежного отношения к этой операции, хотя для него и не составит трудности ликвидировать дефект резки в ходе дальнейшей работы. Сечение правильно обрезанной трубки должно быть строго перпендикулярно к ее длине, нельзя допускать волнистости краев и трещин. При неправильной резке от торца трубки иногда возникают разбегающиеся короткие трещины под небольшим углом к торцу. В ходе дальнейшей обработки их почти никогда не удается заплавить. Различают следующие способы резки: резание на излом, резание нагретым проволочным крючком и острым пламенем. Первый способ применяется для резки трубок с диаметром не свыше 25 мм, два других - для резки трубок большого диаметра . Во всех случаях первым этапом резки является нанесение на поверхность стекла ножевого надреза или, как говорят мастера, ножевой метки. Для нанесения метки пользуются ножом или напильником мелкой насечки. Нож ставят строго перпендикулярно к длине трубки, затем с несильным нажимом наносят царапину от себя вниз, обратно кверху трубки и, наконец, вниз на себя. Надрез должен получиться равным от 1/6 до 1/5 длины окружности трубки и легко ощутимым, если по поверхности трубки провести пальцем. Для нанесения метки трубку либо кладут на край стола и, поддерживая левой рукой выступающую часть, производят правой рукой надрез; либо зажав трубку под левой рукой, кладут конец ее на правое колено и наносят царапину вблизи конца. Существенное значение имеет выбор места на поверхности трубки, где должна быть нанесена метка. Оказывается, что как бы тщательно ни вытягивалась трубка на заводе, всегда толщина стенки трубки в разных местах будет более или менее различной. Наиболее тонкие участки стенки называются «слоем» стекла. Обнаружить неоднородности в толщине стенок трубки не всегда просто, но здесь помогает мастеру наблюдение за изменением оттенков колера стекла на участках неоднородности. Для того чтобы обнаружить эти изменения, мастер берет трубку в левую руку, а правой рукой вращает ее с небольшой скоростью и, обратив трубку к свету, наблюдает изменение цветов, направив взгляд вдоль поверхности трубки. При этом наблюдается появление отблесков различного цвета в зависимости от сорта стекла. Так, для стекла № 23, имеющего характерный зеленый колер, можно увидеть переливы цветов от ярко-зеленого до темно-зеленого. Участок ярко-зеленого цвета как раз и отвечает «слою» стекла. Для молибденового стекла наблюдается переход от белесого цвета в темный. Слою стекла соответствует белесый цвет. Для того чтобы получить правильный разрез трубки, нужно наносить ножевую метку с учетом расположения слоя стекла. При резке трубок малого диаметра (от трубок диаметра соломки до 5 мм) место нанесения метки довольно безразлично, но для трубок большего диаметра (от 5 до 25 мм) необходимо обращать внимание на слой стекла и наносить метку обязательно на слое. При резке трубок большого диаметра (выше 25 мм) , которая обычно производится или на металлическом крючке или острым пламенем, ножевую метку наносят, наоборот, на стороне трубки , противоположной расположению слоя стекла. Ножевую метку при резке капилляров и барометрических трубок наносят обязательно на слое стекла, который для этих сортов трубок выступает особенно отчетливо. В этом случае надрез делают более глубоким, а длина царапины достигает 1/4 или 1/3 от длины окружности трубки. Точно таким же образом наносят
метку при резке стеклянных палочек. Правда, здесь бывает трудно обнаружить слой стекла. Поскольку стеклянная палочка сплошная, то слоем стекла называется не участок тонкой стенки, а просто место соответствующего оттенка колера. Однако ввиду малого диаметра палочек выбор места для нанесения метки не играет существенного значения. Укажем только, что при разламывании палочки после нанесения метки это нужно делать более резким движением, без растягивающих усилий. Иначе на концах палочек остаются как бы заусенцы. После того как метка нанесена, можно приступать к резке стекла. Трубки не слишком большого диаметра (до 25 мм) , а также капиллярные, барометрические трубки и стеклянные палочки подвергают резке на излом. Для этого трубку обращают меткой кверху и как бы ломают ее, производя одновременно сгибающие и растягивающие усилия. При этом трубку берут в руки с обеих сторон от метки. В тех случаях, когда трубка должна быть обрезана близко к концу и, следовательно, нельзя воспользоваться приемом резки на излом, пользуются следующим приемом. В нужном месте на слое стекла делают глубокий надрез и кладут трубку на острие металлической призмы (см. рис. 18) надрезом вверх, но так, чтобы острие приходилось под меткой, а затем легким ударом ножа или напильника по короткому концу трубки достигают разреза. При известном умении можно обламывать короткий конец трубки, располагая трубку просто на углу стола. Очень часто встречается необходимость обрезать трубку совсем близко к концу, например, выровнять разбитый конец трубки. В этом случае делают в нижней части излома легкий надрез, а затем прикладывают к краю надреза разогретую в пламени стеклянную палочку, сплющенную на конце в виде лопаточки (сплющивание производится пинцетом или щипцами). При прикосновении горячей лопаточки к царапине образуется трещина, которую обводят по окружности трубки, передвигая горячую лопаточку по поверхности (трещину как бы ведут следом за горячей лопаточкой) . Для создания первоначальной трещины разогретую лопаточку прикладывают к царапине несколько раз на непродолжительное время, пока не образуется трещина. Это делается для того, чтобы трещина не распространилась слишком быстро и в ненужном направлении. Если этого правила не придерживаться, то может снова получиться торец с волнистыми краями. При работе с молибденовым стеклом и стеклом пирекс разогретую лопаточку, наоборот, прикладывают к краю царапины и не сдвигают с места до тех пор, пока не образуется трещина. Обводку трещины в этом случае осуществляют лопаточкой, разогретой немного больше, чем при резке обыкновенного стекла. Техника резки трубок большого диаметра несколько сложнее. Очень хорош прием резки на металлическом крючке, нагретом до красного каления. Крючок должен быть с полуокружностью несколько большей, чем полуокружность разрезаемой трубки, поэтому на столе у мастера должен быть некоторый набор крючков. В месте, где нужно получить разрез, наносят неглубокую царапину, причем царапину наносят на стороне, противоположной слою стекла. Затем в левую руку берут разогретый до красного каления крючок (рис. 18), который вставлен в деревянную ручку. На него кладут царапиной кверху разрезаемую трубку; ее необходимо немедленно начать вращать в крючке. Вращение должно быть неравномерным: первые два-три оборота место надреза должно проходить по горячему крючку очень быстро, затем нужно несколько удлинить время пребывания надреза на горячей проволоке и, наконец, на четвертом или пятом обороте следует оставить надрез на горячей поверхности. В результате образуется ровная трещина, причем возникновение ее связано с характерным треском. Смысл операции с неравномерным вращением трубки в крючке заключается в том, чтобы одинаково прогреть толстую и тонкую стенки трубки и обеспечить равномерное растрескивание. Весьма распространен способ резки широких трубок острым пламенем, установленным с помощью малой горелки. Пламя похоже на штопальную иглу среднего размера. Ножом или напильником наносят царапину на стороне
трубки, противоположной слою стекла. Трубку вводят в пламя и вращают так, чтобы острие пламени обегало ее по окружности в месте, где должен образоваться разрез. В течение двух-трех оборотов место надреза проходит через пламя по возможности весьма быстро, затем вращение при прохождении надреза замедляется. Когда стекло достаточно разогреется, трубку выводят из пламени, причем должно произойти растрескивание по правильной окружности. Если трещина почему-либо не образовалась, то следует сильно подуть на надрез, что обычно приводит к растрескиванию. При резке молибденового стекла и стекла пирекс применяются эти же приемы, только крючок нагревается сильнее или увеличивается время нагрева трубки в остром пламени. Толстостенные трубки, которые обычно идут для изготовления кранов, водомерных трубок в котлах, шприцев и т. п., подвергаются резке с помощью нагретого крючка или в пламени. Один из излюбленных мастерами способов резки стекла следующий: для образования трещины к нагретой трубке в месте разреза прикладывают холодную стеклянную трубку со слегка смоченной поверхностью. При этом холодной трубкой делается движение, похожее на движение ножа при нанесении царапины, но только почти без всякого нажима. После образования трещины трубку легко сломать в нужном месте. Этот способ широко применяется при резке узких трубок, при изготовлении оливок, резке оттянутых держав, а также в процессе пайки, когда нет времени ждать, пока изделие остынет и можно будет нанести ножевую метку. Иногда, особенно для трубок большого диаметра, применяется резка обыкновенными ножницами. Нужно следить, чтобы во время этой операции стекло все время было в размягченном состоянии, иначе оно не будет резаться и даже может сломаться , вызвав неприятные последствия для работающего. Стеклянные цилиндры большого диаметра, а также широкие бутыли удобно резать с помощью нихромовой проволоки, нагреваемой электрическим током до красного каления. В месте, где надо сделать разрез, наносят по окружности несколько неглубоких царапин, примерно через каждые 40-50 мм. Затем по этой окружности цилиндр охватывают нихромовой проволокой диаметром около 1 мм так, чтобы непокрытым проволокой оставался небольшой участок. Концы проволоки прикрепляют к изоляторам (обыкновенные ролики или фарфоровые трубки) через стальные пружинки. Это делается для того, чтобы проволока, удлинившаяся при нагревании, не сползла с надрезов. К концам проволоки через реостат подводят ток, и проволоку разогревают до красного каления. Взявшись за изоляторы, раскаленную проволоку нужно передвинуть несколько раз с места на место. После этого происходит шумное растрескивание и образуется ровная трещина по всей окружности цилиндра. Описанными приемами практически исчерпываются возможные варианты резки стеклянных трубок в условиях стеклодувной мастерской, обслуживающей исследовательские лаборатории. В заводских условиях, где резка стекла осуществляется в больших масштабах, для этой цели применяют специальные пилы (стальные диски со скоростью вращения 500-600 об/мин). ВРАЩЕНИЕ ТРУБКИ В ПЛАМЕНИ ГОРЕЛКИ Для равномерного размягчения стекла используется прием непрерывного вращения трубки в пламени стеклодувной горелки. Обычно одна рука оказывается работающей, а другая - вспомогательной. Работающей рукой является всегда наиболее развитая, т.е. для большинства стеклодувов - правая. В зависимости от диаметра обрабатываемых трубок и от изделия, которое находится в работе, приемы вращения несколько видоизменяются. Положение обеих рук при вращении в пламени трубки среднего диаметра показано на рис. 29, а. Трубка захватывается пальцами обеих рук одинаково, причем она оказывается между большим пальцем с одной
стороны и указательным, средним и безымянным - с другой. Мизинец в этом случае не работает вовсе. Поворот осуществляется на пол-оборота или несколько больше, то в одну, то в другую сторону, к себе и от себя. Вращение должно быть равномерным, без ускорения. Если трубки разогревают перед их спаиванием, то в каждой руке должно находиться по куску трубки, и нужно обеспечить вращение в пламени каждого куска. Рис. 29. Вращение трубки в пламени горелки: а — вращение одной трубки (среднего диаметра); б — вращение двух отрезков стеклянной трубки (перед спаиванием); в — вращение трубки большого диаметра (первый прием); На рис. 29, б показано положение пальцев обеих рук при совместном вращении двух кусков стеклянной трубки. Это положение пальцев совершенно аналогично положению, представленному на рис. 29, а. Вращение трубки большого диаметра иллюстрировано рис. 29, в. Трубку кладут на конец указательного пальца одной руки, а вращение создается большим, указательным и средним пальцами обеих рук. В этом случае два пальца - мизинец и безымянный - играют роль направляющих. Такое отличие в положении пальцев при
вращении трубок большого диаметра обусловлено тем, что вращение трубки большого диаметра труднее, требует большего напряжения и потому приходится вовлекать в работу большее количество пальцев. Кроме того, вращать трубку нужно все время в одну сторону, как бы небольшими толчками. Иногда бывает удобно для вращения трубок большого диаметра пользоваться приемом, изображенным на рис. 29, г. Тогда ладонь правой руки охватывает трубку и служит как бы втулкой, в которой осуществляется вращение. Само же вращение производится большим и указательным пальцами левой руки при поддержке среднего и безымянного пальцев, которые поочередно удерживают трубку от падения и помогают вращению. Направление вращения - все время на себя, и только время от времени всей кистью правой руки делают полуоборот от себя с тем, чтобы дать отдых работающим пальцам левой руки. Обычно на каждые три-четыре оборота на себя приходится один полуоборот от себя. Рис. 29. Вращение трубки в пламени горелки: г — вращение трубки большого диаметра (второй прием); д — вращение тяжелого цилиндра , с применением катков. На рис. 29, д показано вращение тяжелого цилиндра с применением катков. В этом случае для удобства вращения к цилиндру припаивается узкая трубка, служащая как бы рукояткой при вращении. Если катка нет, то вращение производится основной работающей рукой (обычно правой), но припаянная узкая трубка должна быть такой длины, чтобы ее можно как бы прижать под локоть. При этом вращаемая деталь удерживается не только кистью, но и локтем. Несколько отличны от
приведенных выше методов приемы вращения, применяемые при изготовлении так называемого тройникового спая (трубки спаиваются перпендикулярно). Характерные положения рук при этом показаны на рис. 30. Мы видим, что положение левой руки остается неизменным, правая рука совершает сложное движение, а конец трубки, находящейся в этой руке, описывает полную окружность. Следует заметить, что переход от одного крайнего положения к другому крайнему положению и обратно совершается очень быстро, так как рука при этом проходит очень близко к пламени. Особое внимание нужно обратить на положение пальцев правой руки, когда тройниковый спай делается из трубок небольшого диаметра (до 20 мм) . Трубка располагается между большим и безымянным пальцами с одной стороны и средним - с другой. Такое расположение пальцев позволяет делать полный оборот . Очень часто малоквалифицированные стеклодувы берут трубку между большим пальцем правой руки с одной стороны и всеми остальными - с другой. Нетрудно убедиться, что при этом полного оборота достигнуть невозможно. Если при изготовлении тройникового спая используются трубки большого диаметра (от 30 мм и выше), то при прежнем положении левой руки правая рука охватывает трубку, как бы в кулак, а для достижения полного оборота мастеру приходится откидываться назад и поднимать локоть. Обычно в руководствах по обработке стекла на паяльном столе указываются только приемы вращения тонких трубок, причем рекомендуется вращение в одну сторону. Вращение необходимо продолжать некоторое время и после того, как изделие вынуто из пламени, так как обращенная книзу поверхность горячего стекла остывает быстрее, чем верхняя. Ввиду того, что основную неприятность для начинающего представляет появление сдвигов массы размягченного стекла по винтовой линии при вращении (перекручивание стекла, связывание узлом), то для развития навыков, предотвращающих это явление, некоторые мастера (за границей) рекомендуют начинать обучение с вращения вне пламени двух стеклянных трубок, соединенных довольно плотной тканью. Однако, как показывает опыт, особой необходимости в этом дополнительном этапе обучения нет и у нас он не применяется.
Рис. 30. Приемы вращения при изготовлении тройникового спая: а — исходное положение; б — правая рука уходит вверх в направлении от работающего; в — правая рука быстро прошла через горячую зону в направлении на работающего; г — из этого положения начинается обратное движение к исходному положению "а". ПРОЦЕСС РАЗМЯГЧЕНИЯ СТЕКЛА В ПЛАМЕНИ Для того, чтобы приступить к изготовлению какого-либо изделия, стеклодув должен размягчать стекло. Степень размягчения характеризуется вязкостью стекла в разогретом состоянии. Как мы знаем из главы I, вязкость представляет собой одно из основных свойств стекла. Величина вязкости в очень сильной степени зависит от температуры. Напомним, что вязкость твердого стекла на границе хрупкого состояния составляет величину порядка 1013 пуаз, а температура, отвечающая этой вязкости, называется температурой отжига. Вязкость расплавленного стекла равна 102 пуаз. Вязкость же стекла в состоянии, пригодном для стеклодувной обработки, колеблется от 105 до 1010 пуаз в зависимости от величины рабочей температуры. Конечно, мастер судит о надлежащей степени размягчения, основываясь на собственном опыте обработки стекла. При этом основными показателями того, что стекло готово для обработки, могут служить изменение окраски пламени и цвета
размягченной части стекла. Холодное стекло вводится осторожно в верхнюю часть пламени и постепенно, при непрерывном вращении разогревается до нужной степени размягчения. Толстостенные трубки вводятся в пламя с еще большей осторожностью и первоначально прогреваются в коптящем пламени (воздух выключен). Цвет пламени, соприкасающегося с нагреваемым стеклом, меняется. Происходит это из-за свечения уносимых горящим газовым факелом различных веществ, входящих в состав стекла. Так, для калийно-натриевых стекол пламя приобретает ярко-желтую окраску (свечение паров натрия в пламени) при темном оттенке нагреваемой части стекла. Заметив изменение цвета пламени, стеклодув должен перевести трубку в более высокотемпературную часть пламени (окислительное пламя факела). Цвет самого стекла в размягченном состоянии бывает различным в зависимости от сорта. В так называемом рабочем состоянии, которое мастер непосредственно ощущает (так как вращать стекло при этом нужно особенно внимательно или, как говорят мастера, нужно его «держать»), стекло приобретает следующие цветовые оттенки: • стекло I группы (натриевые стекла № 23, ББ, № 2 и 16) - красноватый; • II группы (№ 59 и 84 6) - ярко-красный с белым свечением; • III группы (свинцовое, № 12) - темно-красный, • IV группы (бариевое стекло БД-1) - бледно-красный; • V группы (молибденовое, вольфрамовое № 83) - темно-красный с белым свечением ; • VI группы (пирекс) - красный, • стекло VII группы (кварцевое стекло) имеет в рабочем состоянии ослепительный белый цвет. При наличии известного опыта стеклодув по цвету стекла в размягченном состоянии может безошибочно определить его сорт. Таким образом, знание перечисленных нами цветовых оттенков различных стекол в состоянии размягчения имеет не просто описательное значение, но и определенное практическое значение. Нелишне упомянуть, что особую осторожность при внесении стеклянной трубки в пламя следует соблюдать при работе со стеклами IV группы. Наименьшая осторожность допустима для стекол V и VI групп. Для остальных групп стекла специального внимания при разогревании не требуется. Для доведения стекла в пламени до рабочего состояния необходимо известное время, и поэтому эта стадия неизбежно задерживает начало активной работы стеклодува. Скорость размягчения стекла зависит от его химического состава и
свойств пламени (температура, величина факела). Для того чтобы повысить скорость размягчения за счет увеличения температуры пламени, применяют добавки кислорода к воздуху, поступающему в горелку. Следует иметь в виду простое свойство стекла: чем больше в его составе кремнезема, тем выше температура размягчения стекла и тем больше время достижения состояния размягчения. ОСАЖИВАНИЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СТЕНКИ СТЕКЛА Умение управлять массой размягченного стекла - основное качество опытного стеклодува. Поскольку такое стекло похоже на густую жидкость, то совершенно естественно, что поведение расплавленного стекла подобно поведению жидкого тела. Поверхностное натяжение в расплавленном стекле стремится сократить величину поверхности. Процесс утолщения стенки размягченного стекла происходит под влиянием поверхностного натяжения при одновременном уменьшении диаметра или длины трубки и называется осаживанием стекла. Осаживание стекла, проявляемое в виде перемещения расплавленной стекломассы вдоль трубки, с изменением диаметра последней, называется «перемещением стенки» стекла. Сущность процессов осаживания и перемещения легче всего уяснить на конкретных примерах. Приведем пример с раздуванием шарика на разогретом до заплавле- ния конце трубки. Если выдутый шарик получается большего, чем нужно, размера, а стенки его - слишком тонкими, то такой шарик исправляют, заставляя его стенки опадать при разогревании в большом светящемся пламени. Процесс уменьшения объема шарика и сопровождающее его явление утолщения стенок и есть осаживание стекла. Уменьшив шарик до малых размеров, и получив при этом толстые стенки, вобравшие в себя всю массу расплавленного стекла, выдувают новый шарик нужных размеров. При этом обычно рекомендуют не доводить осаживание до образования капли стекла, а раздувать новый шарик из толстостенного, пока стенки еще не слились в каплю. Еще более простой пример осаживания представляет собой заплавление конца трубки. Внесем конец отрезка трубки небольшого диаметра в пламя. Прежде всего, мы будем наблюдать оплавление среза, затем произойдет заметное утолщение стенки и уменьшение внутреннего диаметра трубки. Наконец, стенки «спадутся», и при продолжении нагревания на конце трубки будет собираться капля стекла. Если измерить длину трубки до внесения ее в пламя и после заплавления нагреваемого конца, то можно легко убедиться в заметном сокращении ее длины. Приведем еще пример. Подвергнем небольшой отрезок трубки с оттянутыми державами сильному нагреванию, вплоть до размягчения по всей длине, стремясь сохранить длину отрезка неизменной. При этом мы увидим, что диаметр отрезка уменьшился, а толщина стенок заметно возросла (подобие с уменьшением раздутого шарика). Исходя из подобия свойств разогретого стекла и жидкости, не трудно понять, например, такой прием перемещения стекла. Поставим стеклянную трубку вертикально и разогреем ее в каком-либо месте по длине. При этом, слегка поддувая, будем сохранять диаметр трубки в месте ее размягчения. Тогда размягченное стекло под влиянием силы тяжести и поверхностного натяжения переместится к нижней части зоны разогрева. Совершенно очевидно, что в верхней части зоны образуется очень тонкая стенка, а внизу возникает толстый «залив» стекла. Пользуясь приемами осаживания и перемещения стекла, можно сделать из трубки малого диаметра, уменьшив ее длину, кусок трубки большого диаметра. Можно исправить и трубку со стенками неодинаковой толщины. Для этого трубку сначала разогревают равномерно, затем утолщенное место размягчают сильнее и избыточную массу стекла перемещают к участку трубки с тонкими стенками. Наконец, поддерживая стекло в размягченном состоянии, легким раздуванием выравнивают
диаметр трубки. Для ускорения процесса осаживания стеклодувы часто пользуются специальными деревянными или графитовыми канавками, в которых производится обкатка сильно размягченного стекла (см. рис. 21) . При этом уменьшение диаметра трубки и утолщение стенок происходят значительно быстрее. ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТИ ШАРОВОЙ ИЛИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ПЛОСКУЮ Стеклянный шар или цилиндр размягчается в пламени, а затем зажимается в щипцах, на которых укреплены обугленные доски. При этом изделие сплющивается, и если, поддувая внутрь изделия воздух, непрерывно двигать обрабатываемый объект между досками, можно получить хорошие стеклянные плоскости. Доски в щипцах должны быть укреплены параллельно друг другу на нужном расстоянии. Если в процессе изготовления на какой-либо из стеклянных плоскостей получились изъяны, то они устраняются путем повторного разогревания дефектной плоскости и выравнивания ее на доске так же, как выравнивается плоское дно. Отжиг является обязательной заключительной стадией при изготовлении плоских поверхностей. ОПЛАВЛЕНИЕ ТРУБОК И ПАЛОЧЕК Эта операция является одной из простейших. Оплавление трубки - это округление торца, уничтожение резких граней в месте разреза. Оплавление торца стеклянной палочки сводится к созданию равномерного закругления. В обоих случаях концы, подлежащие оплавлению, вносят в пламя горелки постепенно сверху и затем в высокотемпературную часть факела пламени. После оплавления торцы трубок обогревают в полукоптящем пламени, которое при этом имеет желтый цвет (свечение паров натрия, выделяемого разогретым стеклом), и кладут для остывания на подкладку. Нужно только следить, чтобы остывающее изделие не соприкасалось с холодными предметами, во избежание растрескивания. В ходе оплавления трубка располагается под углом около 15° по отношению к направлению пламени. Как и во всех стеклодувных операциях, не следует забывать о непрерывном вращении трубки. Пожалуй, единственное существенное предостережение по поводу процесса оплавления, которое здесь следует сделать, это - указание о необходимости соразмерять факел пламени с диаметром оплавляемой трубки. На малом пламени нельзя вести оплавление трубок большого диаметра, так как при этом неизбежно возникают кольцеобразные трещины из-за резких перепадов от размягченных слоев стекла к затвердевшим. При выборе величины пламени следует исходить из того правила, что стекло должно разогреваться при оплавлении торца на протяжении (от конца трубки) в 2-3 диаметра самой трубки. Основные возможные недостатки оплавления таковы: a) остались режущие участки, как следствие недостаточного размягчения стекла ; b) уменьшился диаметр трубки или произошло местное спадание стенки внутрь трубки, как следствие чрезмерного размягчения стекла. В редких случаях оплавление заменяют зашлифовкой торца трубки или просто опиливают мягким напильником. Операция оплавления торцов трубок и палочек производится во избежание порезов работающего (при вращении и дутье), а также для предотвращения разрезов резиновых трубок, пробок и т. п. при вставлении в них стеклянных трубок.
РАЗВЕРТЫВАНИЕ КОНЦОВ ТРУБОК Края трубки при оплавлении концов ее вследствие процесса осаживания стремятся к спаданию. В тех случаях, когда нужно избежать этого или даже несколько расширить (развернуть) торцевое отверстие, пользуются приемом развертывания размягченного конца стеклянной трубки. В качестве инструментов для этой операции применяют различного рода развертки, описанные в главе III. В каких случаях применяется та или иная развертка, можно составить себе представление по следующим замечаниям. При развертывании конца трубки так, как это делается при изготовлении пробирок (незначительный отгиб краев), пользуются деревянными развертками. При развертывании в виде воронки и при выведении стеклянных плоскостей на конце трубки, перпендикулярных к ее длине, применяются металлические развертки (при изготовлении рантов шлифов и кранов, плоских шлифов на концах трубок и т.п.). Трубки больших диаметров развертываются с помощью деревянных плоскостей (доска) , несколько сведенных на конус, причем этими развертками пользуются так же, как и металлическими. При развертывании конца трубки с помощью конусной деревянной развертки трубка размягчается на участке 2-3 мм от ее конца (в зависимости от диаметра), причем размягчение должно быть большим, нежели при оплавлении. Сама трубка в процессе развертывания находится в горизонтальном положении. По достижении достаточной степени размягчения стекло выносят из пламени, развертку быстро и уверенно вводят в трубку и поворачивают на треть окружности в одном направлении и обратно. При этом не прекращается также вращение самой трубки. Двух полуоборотов развертки оказывается достаточным для того, чтобы края трубки оказались развернутыми. Во всяком случае, производить дальнейшие движения разверткой не имеет никакого смысла, так как стекло быстро остывает, и в затвердевшем состоянии оно не развернется больше, чем было уже достигнуто. Если развертка не удовлетворяет мастера, необходимо немедля внести конец трубки снова в пламя, должным образом разогреть его и повторить операцию развертывания. Всякого рода неровности на конце трубки (из-за неправильной обрезки) могут быть исправлены на мраморном бруске. Размягченный конец развернутой трубки прикладывают к бруску с легким нажимом. Операции развертывания с помощью круглой деревянной развертки осуществляются вставлением развертки в трубку и легким поворотом трубки и развертки в разные стороны. После завершения этой операции производится отжиг развернутого конца в пламени до начала размягчения стекла, что узнается по возникновению ровного желтого свечения конуса пламени, обтекающего стекло. Заканчивается операция остыванием развернутого и отглаженного конца на весу (изделие кладут на подкладку) . При пользовании металлическими развертками операция развертывания несколько усложняется. Ширина развертки должна быть несколько меньше, чем диаметр трубки, подлежащей развертыванию. После того как в пламени достигнута надлежащая степень размягчения стекла, развертку вводят в трубку и, не вынимая трубки из пламени, начинают отгибать края при быстром вращении самой трубки. Неровности, как и в предыдущем случае, устраняются с помощью бруска. Оба описанные приема относятся к так называемому простому развертыванию (типа создания пробирочного ранта). Основные неудачи при простом развертывании происходят чаще всего вследствие размягчения в пламени слишком большого участка трубки. При этом неизбежно возникают большие развернутые поля. Кроме того, при чрезмерном давлении развертки на размягченное стекло возникают морщины из-за того, что участки прикосновения стекла к развертке успевают затвердеть, а средний участок остается в размягченном состоянии и при нажиме разверткой или бруском на нем образуются мелкие складки стекла, внешним видом напоминающие морщины («сморщивание»
стекла). Таким образом, поверхность развернутого конуса оказывается неровной. Может встретиться случай, когда конец трубки, подлежащий оплавлению или развертке, имеет неровный срез. При этом, как правило, следует сначала ликвидировать неровность. Обычно пользуются двумя приемами. По первому из них в пламени одновременно разогреваются конец трубки и отрезок стеклянной палочки. К моменту, когда стенки трубки размягчились уже в значительной степени, стеклянная палочка находится еще в твердом, хотя и в горячем состоянии. В этот момент стеклянной палочкой снимают размягченные стеклянные выступы с торца трубки. После этой операции торец трубки может быть просто выровнен на бруске или сплавлен или развернут. Второй прием совсем прост и заключается в том, что большие неровности торца срезают ножницами после сильного размягчения стекла. При развертывании трубок большого диаметра пользуются обычно деревянными обугленными плоскостями, сведенными на конус (так называемые доски), причем, как уже указывалось в начале этого раздела, такими досками работают точно так же, как и обычными металлическими развертками. Очень часто развертыванию или выравниванию торца трубки предшествует так называемое продувание конца трубки. Эта операция заключается в следующем. На конце трубки оттягивается сводящаяся на нет держава точно так же, как это делается при изготовлении круглого дна. Затем оттянутый конец сильно размягчается и в открытый конец трубки с силой вдувается воздух. Размягченное стекло раздувается в очень тонкостенный объем, чаще всего весьма причудливых контуров . При этом переход от толстой стенки трубки к тонкой поверхности выдутого объема обозначается весьма резко и представляет собой правильное сечение трубки. Тонкостенный объем (стеклянная пленка) легко счищается с трубки, и торец ее оплавляется или развертывается. Не рекомендуется вдувать воздух так, чтобы тонкостенный объем сам лопался в процессе вдувания, - это связано с резким шумом и бывает всегда неприятно для окружающих. Операция продувания применяется и в качестве подготовительной стадии при развертывании широких трубок. Для этого на конце трубки создается круглое дно; получившийся при этом «залив» стекла вытягивается в центре на небольшой конус с помощью стеклянной палочки, которая припаивается к центру дна, затем этот конус размягчается в пламени и на его месте продувается отверстие в 20- 25 мм. Затем сильно размягчается все дно, и металлическая развертка вводится в продутое отверстие. Конец трубки как бы кладут на развертку. Вся работа производится в пламени горелки. Когда дно оказывается развернутым до диаметра самой трубки, в образовавшееся отверстие вводят «доску». Не размягченные участки трубки опираются на край доски - это значит, что доска вводится в трубку
глубоко, а мягкий конец стекла при этом развертывается. Образующиеся неровности, как обычно, ликвидируются с помощью бруска, затем следует отжиг на сильном пламени, причем переход на слабое пламя в этом случае не обязателен. Вся работа производится на широком и сильном пламени. Во многих работах бывает необходимо развернуть края трубки так, чтобы на конце создалась стеклянная плоскость, охватывающая сечение трубки (перпендикулярно к длине). Для этого ровно обрезанный конец трубки размягчают, на протяжении примерло половины диаметра, прикладывают к бруску и как бы сплющивают нажимом руки. Конец трубки утолщается, но одновременно возникают значительные неровности и впадины, которые устраняются с помощью развертки. Затем описанный прием повторяется: разогревание, сплющивание о брусок, выправление разверткой. После того как конец трубки заметно утолщится, его снова размягчают и с помощью развертки выводят плоскость перпендикулярно к длине трубки. Исправления производятся с помощью бруска. Величина пламени зависит от диаметра трубки. Скорость вращения трубки при выведении плоскости увеличивается, а само развертывание производится вне пламени. В заключение операции производится отжиг в пламени и в печи. Если нужно развернуть большую плоскость на трубке большого диаметра, ход операции несколько изменяется. Прежде всего, на трубке нужного диаметра делают круглое дно, и при сильном разогревании этого дна в нем накапливается стекло до толщины не менее 4 мм. Затем с помощью стеклянной палочки в центре дна оттягивают небольшой конусок, палочку объединяют и после размягчения конуса продувают отверстие в дне. Это отверстие расширяется с помощью металлической развертки. Развертывание производится в пламени. После достижения диаметра трубки утолщенный таким образом конец ее сильно размягчается и развертывается в плоскость на бруске или на доске. Заканчивается операция отжигом в пламени и затем в печи. При отжиге в пламени необходимо обращать внимание на то, чтобы трубка находилась под прямым углом к конусу пламени , т. е. развернутая плоскость при вращении как бы врезалась в пламя. Нужно обеспечить образование желтого пламени от развернутой плоскости и от участка трубки протяжением в полдиаметра от развернутого конца. Вслед за тем убавляется количество воздуха, подаваемого в горелку, отжиг продолжается в светящемся пламени и, наконец, развернутый конец рекомендуется немного закоптить в пламени. РАСТЯГИВАНИЕ ТРУБОК Одним из основных приемов стеклодувного дела является оттягивание трубки в «державу». Если в результате растягивания разогретого участка стеклянной трубки создается на заметной длине плавный переход трубки к уменьшающимся диаметрам, то мы получаем державу. Многие стеклодувы называют оттянутую державу также «иголкой», «шпицом» и т. д. , необычно употребляемое стеклодувами название это - держава. Длина оттянутой державы бывает разной, в зависимости от характера изготовляемого изделия. Держава служит многим целям. Ею можно пользоваться как ручкой при вращении изделия; через нее можно дуть в изделие, если отрезать конец державы; наконец, обработав в пламени державу, можно закончить в этом месте изготовление изделия. Оттягивание державы является составной частью многих последующих операций. Держава должна быть достаточно длинной, иметь форму сильно удлиненного конуса, быть прочной, чтобы можно было удержать изделие без риска сломать державу. Для получения правильной державы нужно разогревать стекло на длине, равной 1-1,5 диаметрам трубки. Операцию оттягивания державы поясним на примере. Возьмем стеклянную трубку диаметром 18-20 мм, очистим ее от пыли и постепенно введем в пламя горелки. Величина конуса пламени должна быть при этом не
слишком велика. После появления желтых языков пламени (первый признак разогревания стекла) трубка вводится уже в высокотемпературную часть пламени. Как только будет достигнута должная степень размягчения, трубка выводится из пламени и растягивается в разные стороны при непрерывном вращении до полного затвердевания стекла. Само собою разумеется, что при размягчении и растягивании вращающие движения обеих рук должны быть строго согласованы. Иначе неизбежно закручивание размягченного стекла и получение плоских или граненых держав. Вслед за растягиванием трубка переплавляется на наиболее тонком участке и разъединяется на две, как говорят, полутрубки. Рис. 31. Переплавление растянутой трубки для получения двух кусков трубки с державами. Рис. 32. Два куска трубки с державами, полученными после переплавления растянутой трубки (см. рис. 31). Следует иметь в виду, что при недостаточном размягчении стекла державы получаются короткие и толстые, а при чрезмерном размягчении - длинные и тонкие. В первом случае размягчение и растягивание повторяются, а в во втором - следует переждать, пока стекло несколько остынет (до рабочей степени размягчения) , а затем уже продолжать растягивание. Начинающим стеклодувам рекомендуется в целях накопления опыта и приобретения навыков, взяв одну из полученных «полутрубок», произвести растягивание отступя 1,5-2 см от места перехода трубки в державу, а затем повторять эту операцию со вновь полученной полутрубкой ит. д. На рис. 31 показаны прием растягивания трубки и начало переплавления для разъединения на две. На рис. 32 представлены отрезки трубки с державами, полученные после переплавления растянутой трубки приемом рис. 31. Если державу нужно оттянуть на конце трубки, то пользуются для этой цели стеклянной палочкой. Конец трубки и палочка разогреваются, затем палочка припаивается к краю
трубки и размягченные стенки ее стягиваются к центру торца. После этого трубка разогревается на расстоянии 15-20 мм от конца и размягченное стекло с помощью палочки вытягивается в державу (рис. 33).
Рис. 33. Оттягивание державы на конце трубки с помощью стеклянной палочки. Держава на узких, барометрических и капиллярных трубках получается следующим приемом. Трубка разогревается в том месте, где предполагается произвести растягивание, и в этом месте раздувается небольшой шарик для накопления массы стекла. Затем этот шарик вторично размягчается и производится растягивание трубки с образованием держав (рис. 34). Весьма часто даже у опытных мастеров державы получаются не центрированными. В этом случае державу «вводят в центр», размягчая стекло в месте перехода трубки в державу. Рис. 34. Получение державы на узких капиллярных и барометрических трубках. Заметим, что для плеча перехода трубки в державу отжига не требуется. Начинающему стеклодуву, который только приступает к освоению процесса растягивания трубок, мы рекомендуем практиковаться в растягивании трубок с полоской цветного стекла вдоль трубки (такие трубки применяются для изготовления бюреток) . При этом очень хорошо выявляются все допущенные ошибки, так как их определит расположение цветной полоски после растягивания. На трубках очень большого диаметра и на стеклянных цилиндрах оттянуть державу не удается. Мы уже указывали, что для получения хорошей державы нужно разогреть стекло на длине, равной 1-1,5 диаметрам трубки. Если мы имеем цилиндр диаметром в 100 мм, то длина разогрева составляет 100-150 мм. Понятно, что получить пламя, способное размягчить столь большой участок стекла, трудно, а главное в этом нет и необходимости. При обработке широких трубок и стеклянных цилиндров держава заменяется припаиванием специальных, нешироких трубок, которые играют роль рукояток при вращении. Приемом растягивания пользуются также в том случае, когда из трубки большого диаметра хотят изготовить узкую трубку. Первым этапом такой операции является изготовление «пульки». Пулька - это короткий отрезок трубки с двумя державами на концах (рис. 35). Если требуется вытянуть трубку диаметром в 4-5 мм из отрезка трубки диаметром 30 мм и длиной 50-60 см, для этого оттягивают
пульку с утолщенной стенкой длиной около 80 мм. Пулька разогревается на широком пламени и на мосте пульки выдувается небольшой шарик. Затем на суженном пламени осаживается стекло, в местах перехода пульки в державы, до диаметра будущей узкой трубки 0-5 мм) , а пулька снова равномерно разогревается и при непрерывном вращении растягивается в узкую трубку. Спешить при этом не следует; не существенно, если трубка в процессе вытягивания прогибается. Вытягивать нужно ровно и без рывков. Когда стекло начнет затвердевать, вытянутую и прогнувшуюся трубку натягивают и, продолжая вращение, дают остыть до полного затвердевания. Последовательность операций показана на рис. 36. Рис. 35. Разогревание «пульки» в пламени горелки. Рис. 36. Вытягивание узкой трубки из трубки большого диаметра: а - пулька; б - пулька превращена в шарик; в - шарик растянут в узкую трубку. При вытягивании толстостенных трубок подготавливают толстостенную пульку, ее дополнительно утолщают обкаткой в разогретом виде на деревянной канавке и, наконец, после нового сильного размягчения вытягивают трубку. Если нужно вытянуть очень тонкую трубку («соломка»), то мастеру приходится работать вдвоем с помощником. Подготавливается пулька с утолщенной стенкой. Пулька подвергается размягчению, после чего помощник начинает удаляться от мастера, вытягивая пульку в очень тонкую трубку. Мастер в это время наблюдает за растягиванием, и если необходимо, то поддувает в пульку для выравнивания диаметра соломки. Вращение размягченной пульки представляет собой очень ответственную задачу, особенно, если стеклянная масса сильно размягчена. В этом случае
стекломасса стремится собраться каплей и упасть и лишь вращение препятствует этому. Но при слишком интенсивном вращении стеклянную массу не удается удержать в центре. В связи со всем этим вращение надо производить с таким расчетом, чтобы размягченная стеклянная масса как бы непрерывно поднималась снизу вверх. По-прежнему необходимо следить за тем, чтобы не получалось закручивания стекла. К этому же типу работ следует отнести операции изготовления оливок для всякого рода переходных трубок, которые должны быть соединены с резиновыми шлангами (рис. 37). Рис. 37. Переходные трубки с оливками различных типов.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ КРУГЛОГО И ПЛОСКОГО ДНА Закрыть отверстие на конце стеклянной трубки можно круглым или плоским дном. В некоторых специальных случаях изготовление дна имеет самостоятельное значение (например, при изготовлении сосудов для измерения поглощения света; при этом стеклянное дно не должно вносить искажений в луч проходящего света). Изготовление круглого дна представляет собой более простую операцию. Прежде всего, рассмотрим изготовление круглого дна на не слишком широких трубках. Для этого сначала в месте, где должно быть сделано дно, оттягивается держава. Затем узкое пламя ставят перпендикулярно к месту перехода трубки в державу и после надлежащего разогрева стекла оттягивают вторую более узкую державу. Вторую державу сводят к очень узкой иголке и, наконец, отделяют совсем. Получившийся на конце трубки залив разогревают и раздувают для выравнивания стенок дна. Затем снова разогревают, захватывая пламенем плечико дна (место перехода трубки в закругление), и слегка раздувают до получения полушара, диаметр которого не превышает диаметра трубки (рис. 38). Рис. 38. Изготовление круглого и плоского дна: а - оттягивание державы; б - сведение державы во вторую, более узкую; в - раздувание залива после удаления державы; г - образование круглого дна. Плоское дно получается из круглого соприкосновением его в размягченном состоянии с плоскостью. Можно пользоваться и другим, более распространенным приемом. После оттягивания державы стекло разогревают в месте перехода трубки в державу, а затем державой убирают все лишнее стекло. После этого державу с собранным ею излишним стеклом сразу оттягивают до образования тонкой иголки. Дальше производится выравнивание залива стекла по направлению к стенкам трубки (стеклянная масса, скопившаяся в месте перехода трубки в иголку, отгоняется пламенем и будущее дно разогревается и раздувается до формы нормального круглого дна). При размягчении стекла, идущего на образование круглого дна, трубку ставят под углом в 45° по отношению к направлению пламени. Раздувание стеклянного
залива, образовавшегося при оттягивании держав, совершенно обязательно, иначе при окончательной отделке круглого дна в месте залива может возникнуть трещина , которую бывает очень трудно ликвидировать. После окончательной отделки круглое дно должно иметь правильную форму полушара с толщиной стенки, равной толщине стенок трубки, и только в центре дна оно должно быть несколько толще. Наконец, следует отжиг путем разогревания дна (главным образом плечиков) в пламени горелки до появления желтого окрашивания . Изделие должно остынуть на весу, на подкладке. Значительно сложнее приемы изготовления круглого дна на широких трубках и цилиндрах. В этих случаях работа также начинается с оттягивания державы, но последнюю отделяют сразу, так как не только нет необходимости в удалении лишнего стекла с будущего дна, но стекла обычно даже не хватает. Для того чтобы накопить стекло в количестве, необходимом и достаточном для образования дна, трубку разогревают в месте отъединения державы до сильного размягчения. При проведении этой операции трубка должна быть обращена дном книзу, образуя с пламенем угол в 45°. При этом расплавленное стекло будет стекать вниз и накапливаться там, т. е. создавать нужный для образования дна залив. Если при оттягивании державы будет удалено слишком много стекла, то при последующем разогревании в пламени дно может быть прорвано пламенем. Образовавшееся в этом случае отверстие заделывается лишь с большим трудом. После того как в намеченном месте накопится достаточное количество стекла, трубку переводят в положение дном кверху и устанавливают под острым углом к пламени. Стекло дна при этом сильно размягчается, благодаря чему можно переходить к выдуванию дна правильной формы. Размер пламени должен быть большим. После завершения этой операции производится тщательный отжиг плечика дна. Укажем еще один прием, полезный при изготовлении круглого дна на широких трубках. Для облегчения операции затягивания торцевого отверстия трубки можно уменьшить ее диаметр путем обкатки предварительно разогретого конца трубки в деревянной канавке диаметром меньше диаметра трубки. Очень часто, особенно в экспериментальных установках для оптических исследований, требуется, чтобы дно не имело залива (утолщения) в центре дна, так как при этом искажается ход светового луча. Нужно, следовательно, разогнать этот залив или отвести его к плечику дна. Для этой цели поступают следующим образом. Дно сильно размягчают, затем в его центре к стеклянному заливу прилепляют стеклянную палочку, которой залив и оттягивается к плечику дна. Нужно постоянно следить за тем, чтобы в ходе этой операции на дне не образовывалось морщин. Обычно приходится время от времени дуть в трубку для ликвидации намечающихся морщин. После того как залив стекла оказывается отведенным к плечику дна, стеклянную палочку осторожно отделяют (переплавляют) у места ее соединения с трубкой и соответствующее место слегка раздувают в пламени. Затем дно
очень осторожно вводят в более широкое пламя, разогревают и раздувают до образования толщины стенки, равной толщине трубки. После этого производится отжиг . Изготовление плоского дна является более сложным делом. Начальные операции совпадают с операциями при изготовлении круглого дна: оттягивается держава, удаляется лишнее стекло, продувается стеклянный залив (разгоняется по поверхности дна) и место будущего дна сильно разогревается. При изготовлении плоского дна, во избежание приобретения им неправильной формы, ни в коем случае нельзя разогревать плечики (см. дальше). После того как предварительные операции по закрытию отверстия трубки проделаны, ее ставят почти навстречу пламени и разогревают. Когда стекло достаточно размягчится, трубку быстрым движением выносят из пламени, и дно приводится в соприкосновение с деревянной обугленной доской. Трубку, при осторожном поддувании внутрь ее, быстро вращают, слегка прижимая к доске. В результате должно получиться ровное плоское дно, напоминающее, если смотреть сбоку, ровно обрезанную трубку. Операцию соприкосновения дна с доской можно производить двояко. Доска может лежать на любой ровной поверхности, а трубка - прижиматься к ней сверху, занимая вертикальное положение, но можно также взять доску в одну руку, а другой прижимать трубку к доске (при этом трубка занимает горизонтальное положение). После формирования дна доступ воздуха в горелку уменьшается и производится отжиг изделия в светящемся пламени. Б. БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ СТЕКЛОДУВНЫЕ ОПЕРАЦИИ В этом разделе описаны приемы спаивания трубок друг с другом. Именно на спаивании стеклянных частей друг с другом и основано изготовление различных изделий из стекла. ПРОСТОЙ СПАЙ Наиболее простой случай соединения стеклянных трубок, так называемый простой спай, имеет место при спаивании двух трубок, расположенных вдоль одной оси. При этом торцы спаиваемых трубок соединяются «впритык». Тем не менее, создание простого спая имеет свои особенности в зависимости от размеров и формы спаиваемых деталей. Так, например, по-разному осуществляется спайка узких и широких трубок, спайка узкой трубки с широкой, припайка узких отростков к шаровым колбам и т. п. При изготовлении стеклянных изделий, включающих спайку разных деталей, следует пользоваться стеклом одного сорта. Но нужно иметь в виду, что если спаиваемые детали сделаны из стекла разных сортов, коэффициенты расширения этих сортов должны быть близкими. Напомним таблицу коэффициентов расширения для стекла разных сортов (см. табл. 1), а также разделение стекла по группам (см. главу I), определяющие, какие сорта стекла можно спаять друг с другом. Всякие попытки получить надежный спай стекол, относящихся к разным группам, в подавляющем большинстве случаев обречены на неудачу. Если спай все же получится, то он будет, как правило, непрочным и ненадежным. Существует несколько элементарных правил, которые следует соблюдать, приступая к спаиванию трубок. Торцы спаиваемых трубок должны быть чистыми, без пыли; лучше всего спаивать свежесрезанные концы трубок. Не следует делать глубоких и широких ножевых меток - они оставят свой след на спае и вызовут сомнения в надежности спая.
Спаивание стеклянных трубок небольшого диаметра Спаивание трубок небольшого диаметра (до 15 мм) и небольшой длины затруднений не представляет. Один из спаиваемых отрезков с одной стороны должен быть закрыт, у другого оба конца открыты для того, чтобы можно было дуть в трубки при спаивании. Применяют небольшое и не слишком сильное пламя. Концы спаиваемых образцов разогревают в пламени до размягчения при непрерывном вращении, а затем приводят в соприкосновение. Соединять спаиваемые концы нужно не сразу по всей окружности, но сначала в одной точке. Затем трубки выпрямляют в горизонтальное положение, и соединение происходит по всей окружности. Получившийся шов, немедленно после соединения трубок, несколько растягивают в стороны, одновременно вдувая в трубку воздух. Этим приемом достигается требуемая толщина стенок стекла в месте спая, а также гладкость поверхности шва. Потом размеры пламени увеличивают, и стекле в месте спая сильно размягчают. а Рис. 39. Изготовление простого спая: а - отрезки трубки, предназначенные к спаиванию (на рисунке они показаны укороченными чтобы более отчетливо показать место спая); б - размягченные торцы отрезков трубок соединены вместе, но еще не пропаяны; в - получившийся после соединения отрезков шов растягивается в стороны при одновременном поддувании воздуха в трубку; г - раздувание шарика с целью разглаживания шва; d - шарик растянут до диаметра спаиваемых трубок. Не следует забывать о необходимости непрерывного вращения изделия. С помощью небольшого осаживания размягченного стекла в месте спая накапливается стеклянная масса и тут же выдувается небольшой шарик (диаметр шарика должен быть равен примерно полутора диаметрам спаиваемых трубок). При раздувании шарика шов полностью разглаживается. Наконец, шарик сильно размягчают, и при непрерывном и осторожном поддувании в трубку растягивают до диаметра спаиваемых трубок.
Рис. 40, Изготовление простого спая. На рисунке показан момент, когда мастер разогревает шарик в месте шва до сильного размягчения, после чего последует растягивание шарика до диаметра спаиваемых трубок при осторожном поддувании воздуха в трубку. Получаемый спай должен быть ровным и прозрачным, без стеклянных заливов и утолщений. В месте самого спая остается лишь едва заметная тонкая полоска. Полученный спай отжигают в светящемся пламени. Только что описанная последовательность операции иллюстрирована рис. 39-40. При соединении двух спаиваемых отрезков иногда даже у опытных мастеров получаются щели из-за неполного соединения всех точек торцовых окружностей. В таких случаях мастер, прежде всего, пытается достигнуть соединения перегибами отрезков под нужными углами. Если это не приводит к цели, то пользуются стеклянной палочкой следующим образом. Края образовавшейся щели нагревают до полного размягчения и затем, с помощью подогретой стеклянной палочки, сближают друг с другом до закрытия щели. Дальнейшие операции проделываются, как описано выше. Ни в коем случае не допускается применение стеклянных «заплат», даже из стекла того же сорта, что и спаиваемые трубки. При этом неизбежно образование заливов и неровностей из-за введения избыточной массы стекла в место спая. Спаивание трубок большого диаметра Приемы спаивания трубок большого диаметра несколько отличаются от вышеизложенных. Отрезки спаиваемых трубок должны иметь на одном из концов державы (заметим, что одна из держав должна быть запаяна, а вторая - открыта и оплавлена для дутья). Вторые концы этих отрезков (без держав) оттягиваются на конце и в одном из сечений конусов (одинаковых для обоих отрезков) обрезаются путем прикосновения холодной трубки к горячему конусу. Вторые концы трубок имеют меньшие диаметры, чем диаметр исходной трубки, и, следовательно, к ним можно применить приемы, описанные при спаивании трубок не слишком больших диаметров. Сечения конусов соединяют в сравнительно широком пламени при непрерывном вращении и раздувают до диаметра основной трубки. Последовательность операций иллюстрирована рис 41. Для того чтобы стенка спая не получилась тонкой, нужно одновременно с раздуванием производить осаживание стенки стекла и притом так, чтобы к моменту достижения в месте спая диаметра основной трубки стенка в этом месте была несколько толще, чем основная. Затем в месте спая раздувают шар диаметром, в полтора раза большим, чем диаметр ос-
новной трубки, и растягивают до размеров основной трубки при непрерывном поддувании и вращении изделия. В результате должен получиться чистый и ровный спай. а б В г Рис. 41. Изготовление простого спая на широких трубках: а - отрезки трубки, подготовленные к спаиванию; каждый отрезок с одного конца имеет оттянутые державы, а другие концы сведены на конус; б - отрезки соединены вместе; в - раздувание шарика; г - растягивание шарика до диаметра спаиваемых трубок (с одновременным поддуванием). Следует указать, что из-за сильного размягчения стекла в месте спая стеклянная масса будет скапливаться в средней части спая, так как отрезки спаиваемых трубок находятся в горизонтальном положении. Поэтому в ходе изготовления спая необходимо время от времени менять положение изделия, наклоняя его попеременно то вправо, то влево. При этом размягченное стекло ввиду его текучести равномерно распределится по всей поверхности спая от середины к границам с основной трубкой.
Спаивание частями Опишем еще один прием получения простого спая в сложных конструкциях и в некоторых особых случаях. Этот прием пропаивания называется «спаиванием частями. К нему прибегают в тех случаях, когда нельзя обеспечить вращения изделия и равномерного размягчения стекла. При этом получается спай, как правило, неровный, с местными утолщениями и заливами, с невысокой механической прочностью и весьма чувствительный к более или менее резким изменениям температуры. Спаивание частями производится следующим образом. Разогретые концы трубок соединяют между собой по возможности без щелей. Место спая находится все время в широком пламени в состоянии, близком к размягчению стекла. Затем быстро устанавливается маленькое острое пламя, с помощью которого сильно размягчается небольшой участок на окружности спая и в этом месте выдувается небольшая выпуклость . Эта выпуклость сразу же сильно размягчается на вновь установленном широком пламени. Одновременно действуя пламенем и поддувая воздух внутрь спая, следует выровнять выпуклость. Немедленно вслед за этим обогревается весь спай. Доведя стекло в месте спая снова до состояния размягчения, повторяют только что описанную операцию на соседнем участке спая. Эта операция повторяется до тех пор, пока не будет пройдена вся окружность спая. Тем самым уничтожается резкий шрам, образовавшийся при первоначальном соединении разогретых концов спаиваемых трубок. После того как оказывается пройденной вся окружность спая, следует по возможности размягчить последний, слегка при этом раздувая его с тем, чтобы выровнять общую поверхность спая. В завершение производится тщательный отжиг спая. Необходимо в течение всей операции держать спай в горячем состоянии, близком к состоянию размягчения стекла. Несоблюдение этого правила приводит к образованию трещин, которые чаще всего уже не удается заплавить. Спай между трубками разных диаметров Этот спай осуществляется следующим образом. На широкой трубке оттягивается держава, у основания которой делается перехват с утолщенной стенкой. Диаметр перехвата должен соответствовать диаметру узкой трубки, с которой должна быть спаяна широкая трубка (рис. 42) . Дальнейшее соединение двух трубок не слишком
большого диаметра производится уже известным нам способом. При этом плечо широкой трубки, естественно, получится неровным и его следует выровнять. С этой целью плечо подвергают размягчению (не затрагивая узкой трубки, но захватив пламенем сам спай) и затем выдувают его. В результате получим плечо правильной формы, со спаем в самом основании перехода из узкой трубки в широкую. Тем самым спай оказывается как бы скрытым, изделие же получает красивый внешний вид. При недостаточном отжиге спай трескается в виде ровного обреза, так как в процессе его изготовления узкая трубка разогревается сильно, а широкая - слабее и, следовательно, получается резкий переход от твердого стекла к размягченному . Рис. 42. Спаивание широкой трубки с узкой: а - трубки подготовлены к спаиванию; широкая трубка сведена на конус, узкая имеет ровно обрезанный торец; б - вид спая широкой трубки с узкой. Припаивание узких трубок к широким цилиндрам Прежде всего на цилиндре изготовляется круглое дно (рис. 43, а) . Именно в этом дне и должно быть сделано отверстие, к которому будет припаяна узкая трубка. Дно цилиндра разогревается до начала размягчения стекла. Затем в центре дна, на небольшом участке, стекло подвергается сильному размягчению и с
помощью стеклянной палочки оттягивается тонкая держава (рис. 43, б). Получившаяся при этом выпуклость размягчается и продувается до образования отверстия с диаметром, близким к диаметру припаиваемой трубки (рис. 43, в) . После того как отверстие в дне образовано, трубка припаивается обычным путем (рис. 43, г). При этом в ходе припайки не следует захватывать пламенем самого дна. Размер пламени в ходе работы изменяется. Дно прогревается на большом пламени, а изготовление отверстия в дне и припайка узкой трубки осуществляется на пламени меньшего размера. После выравнивания стенки припайки производится отжиг всего дна и перехода от закругленной части в цилиндрическую до появления желтого окрашивания пламени. Заканчивается работа обогревом изделия в светящемся пламени. Рис. 43. Припаивание узких трубок к широким цилиндрам и отростков к шаровым колбам. Пояснения к рисунку даны в тексте.
Припаиванне отростков к шаровым колбам Шаровая колба разогревается в широком пламени до появления желтого окрашивания пламени. Затем в нужном месте оттягивается тонкая держава. В этом месте продувается отверстие, соответствующее размерам трубки-отростка, и осуществляется спаивание (рис. 43, д) . Так же, как и в случае припайки узких трубок ко дну цилиндра, в ходе припайки не следует захватывать пламенем самой колбы. После окончания работы производится отжиг спая всего шара. Заканчивается работа в светящемся пламени. ТРОЙНИКОВЫЙ СПАЙ Тройниковый спай получается в тех случаях, когда трубка припаивается к другой под углом (в том числе и перпендикулярно). Эта разновидность спая широко распространена в различных изделиях и потому мы еще неоднократно встретимся с описанием соответствующих приемов в дальнейшем. Как и в случае простого спая, здесь существенное значение имеют чистота стекла, свежесть среза, качество ножевой метки и другие предварительные операции. Тройниковый спай на нешироких трубках Рассмотрим вначале тройниковый спай между неширокими трубками одинакового диаметра. Пусть требуется сделать тройник из трубок диаметром около 12 мм или меньше. Для этого используем два отрезка трубки, предварительно обработанных следующим образом. Один из концов первого отрезка закрыт, а второй - оплавлен. К этому отрезку припаивается впоследствии второй, с образованием тройникового спая. Через оплавленный конец отрезка осуществляется поддувание в ходе пайки. Второй отрезок имеет один конец закрытым, а второй - свежесрезанным. Именно по месту свежего среза второй отрезок будет припаян к первому. Затем середину первого отрезка разогревают в пламени небольшого размера до появления желтого окрашивания, и место, где должен быть припаян второй отрезок, доводят до полного размягчения. С помощью разогретой палочки в этом месте оттягивают тонкую иголку для получения выпуклости на поверхности трубки (рис.44, а). Эту выпуклость обращают навстречу пламени и доводят до значительного размягчения, после чего с силой дуют в трубку для получения отверстия в месте выпуклости (рис. 44, б). Следует стараться получить отверстие не больше, чем диаметр припаиваемой трубки. Полученное отверстие, после его оплавления, напоминает начало выходящей трубки и называется губкой тройника (рис. 44, в) . Сторона, противоположная губкам тройника, называется спинкой тройника. Рис. 44, в, поясняет расположение губок и спинки тройника. После того как отверстие на середине отрезка образовано, губки тройника и свежесрезанный конец второго отрезка трубки подвергаются одинаковой степени размягчения и соединяются, как в простом спае (рис. 44, гид). Напомним, что для этого спаиваемые сечения соединяют сначала в одной точке, а затем по всей окружности. Немедленно после соединения припайку слегка оттягивают от основной трубки и раздувают место спаивания. Для того, чтобы получить хороший спай и, следовательно, обеспечить необходимую пропайку места соединения двух трубок, осуществляется сложное вращательное движение изделия, последовательные стадии которого представлены на рис. 30. При правильном вращении достигается равномерное размягчение стекла в месте спая. При этом пламя охватывает припаиваемую трубку вблизи спая и сам спай, а основная трубка практически не затрагивается пламенем. Затем, несколько раз чередуя раздувание и осаживание
места спая, добиваются сглаживания шва. После того как шов станет незаметным, в месте спая выдувают небольшой шарик, что по существу является как бы некоторым увеличением диаметра припаиваемой трубки. Затем последнюю оттягивают до исходного диаметра. Переход из основной трубки в припаянную должен получиться гладким, без выпуклостей л неровностей. После окончания операции производится отжиг изделия. При этом разогревают до появления ровного желтого пламени все места, подвергавшиеся разогреванию и размягчению в процессе работы. Особое внимание должно быть обращено на отжиг спинки тройника. д Рис. 44. Изготовление тройникового спая. Для приступающих к изучению стеклодувного дела овладение приемами сложного вращения при изготовлении тройникового спая часто оказывается затруднительным. Поэтому можно для начала рекомендовать пользоваться уже известным нам приемом спаивания по частям. В этом случае начальные стадии (подготовка отрезков и выдувание отверстия, соединение губки и припаиваемой трубки) остаются прежними, но само припаивание осуществляется иначе. Разогревается до полного размягчения сначала примерно четвертая часть окружности спая и выдувается небольшая выпуклость. Вторичным размягчением она доводится до диаметра припаиваемой трубки. Затем эта операция последовательно повторяется по частям на оставшихся трех четвертях шва. После того как пропаян весь шов, необходимо его размягчить движениями, подобными изображенным на рис. 30, после чего надо раздуть и вытянуть припаиваемую трубку. В этом случае работа также заканчивается отжигом изделия. Если припаиваемая трубка имеет больший диаметр, нежели основная, то для получения прочного и красивого спая ее сначала оттягивают на конус, а на основной трубке продувают отверстие, соответствующее сечению конуса, по которому будет ид-
ти припаивание. Губки тройника рекомендуется предварительно развернуть разверткой для их утолщения. Сама припайка осуществляется последовательным повторением осаживания и раздувания места спая. Если же и момент соединения припаиваемой трубки с губками тройника образуется щель, ее ликвидируют сдвигом стекла, взятого с основной трубки. Затем это место разогревают и выдувают. Следует также следить за тем, чтобы при соединении припаиваемой трубки и губок не получался толстый шрам, так как пропайка такого спая займет много времени, а сам спай получится неровным и нечистым. Припаивание узких трубок к широким не представляет больших затруднений и осуществляется таким же образом, как при изготовлении тройника из одинаковых нешироких трубок. Здесь также последовательное применение раздувания и осаживания в сочетании с правильным отжигом приводит к хорошему результату. Тройниковый спай на широких трубках Затруднительной операцией оказывается получение тройникового спая на широких трубках. Можно рекомендовать припаиваемую трубку сводить всегда на конус (если диаметр припаиваемой трубки равен 40 мм, то диаметр сечения конуса в месте припайки должен быть около 25 мм). Правильное круговое вращение обеспечивает надлежащее размягчение стекла, и при правильном применении осаживания и раздувания можно получить хороший тройниковый спай на широких трубках. Очень многие стеклодувы при изготовлении тройникового спая развертывают, с целью утолщения, также конец припаиваемой трубки. В момент соединения этого конца с губками тройника он подвергается в пламени сильному размягчению. После того как соединение достигнуто, изделие быстро выносят из пламени, раздувают и место спая вытягивают до нужного диаметра. Следует указать, что спай при этом получается непрочным, стенки - неровными и на вид такой спай выглядит, как не пропаянный. Изготовление тройникового спая на широких трубках иллюстрировано рис. 45.
Рис. 45. Тройниковый спай на широких трубках: а - припаиваемая трубка сведена на конус; диаметр сечения суженной части равен диаметру губы тройника; б - соединение трубок осуществлено и раздут шарик; в - шарик вытянут по диаметру трубки и изготовление тройникового спая завершено. ИЗМЕНЕНИЕ ДИАМЕТРА И ФОРМЫ СТЕКЛЯННЫХ ТРУБОК Приемы, которые будут описаны в этом разделе, составляют основу многих стеклодувных работ. Например, с помощью этих приемов изготавливаются такие широко распространенные в лабораториях изделия, как конические колбы, шаровые колбы большого диаметра, реторты, шаровые дьюаровские сосуды и др. Выдувание стеклянного шара В основе всех этих приемов лежит первоначальное выдувание на трубке шаров нужного размера и в нужном количестве. Поэтому мы опишем сначала простейший прием выдувания стеклянного шара. Взяв трубку 18-20 мм, сделаем на одном из ее концов круглое дно с несколько утолщенной стенкой. Затем, захватив пламенем это дно и часть самой трубки на расстоянии 35-40 мм, считая от центра круглого дна, начнем размягчать стекло, следя за правильным вращением изделия в пламени. Как только стекло достигнет нужной степени размягчения, заготовку выводят из пламени, свободный конец трубки подносят ко рту, и выдувают шарик, не прекращая вращения всей заготовки. Поддувание не должно быть слишком силь-
ным, но оно усиливается с окончанием выдувания, так как стекло быстро затвердевает . В заключение производится отжиг изделия. Целесообразно указать, как следует дуть в тех случаях, когда поддувание необходимо. Поддувать нужно не прекращая дыхания носом и без напряжения. Иначе при выдувании особенно больших объемов стеклодув будет вынужден прекращать работу для передышки. Таким образом, в ходе операции выдувания щеки стеклодува работают, как меха. Овладев приемами изготовления простых шариков, можно перейти к более сложным работам, включающим выдувание стеклянных шаров в качестве основной операции . Рис. 4 6. Выдувание стеклянного шара. Пусть требуется раздуть большой стеклянный шар, диаметр которого во много раз превосходит диаметр исходной трубки (рис. 4 6). На одном из концов трубки оттягивают державу, конец которой заплавляют. Вблизи места перехода цилиндрической трубки в державу раздувают простой шарик с несколько утолщенными стенками (рис. 46, а) . Затем вплотную к нему раздувают еще один шарик (рис. 46, б) и, наконец, рядом со вторым - третий (рис. 46, в) . При этом общая длина заготовки все время уменьшается. После того как такая заготовка получена, она подвергается размягчению на широком пламени, захватывающем все три шарика. Поддувая воздух внутрь размягченного участка, выравнивают волнистость поверхности так, как показано на рис. 46, г, и раздувают шар (рис. 46, д). Следует обратить внимание на то, чтобы шарики заготовки не отстояли слишком далеко друг от друга, иначе трудно обеспечить одинаковую толщину стенок большого шара . Неправильное вращение и размягчение заготовки могут привести к получению шара неправильной формы (однобокий шар). Естественно, что шар не должен быть тонкостенным, так как в этом случае он будет непрочным. Особым способом пользуются при выдувании большого шара на узких трубках (например, при изготовлении пипеток Гемпеля). Здесь не имеет смысла накапливать стекло путем осаживания, так как эта операция будет трудной и длительной .
Значительно лучшие результаты дает другой прием. К отрезку широкой трубки с обеих сторон припаивают узкие трубки. Затем широкий участок трубки подвергают сильному размягчению и выдувают шар нужного размера. Для замера диаметра шара стеклодув заранее берет кронциркуль с установленным на нем нужным раствором и, введя между его створками ставшее несколько менее подвижным стекло, быстро и сильным давлением воздуха выдувает шар нужного размера. Изготовление широкой трубки из имеющейся трубки малого диаметра Подготовительные операции - те же самые, что и при изготовлении большого шара, диаметр которого значительно превышает диаметр походной трубки. Первый шар раздувают до желаемого диаметра будущей широкой трубки, а затем рядом с ним выдувают еще два таких же шарика. Затем, охватывая пламенем все три шарика, выравнивают путем поддувания волнистую поверхность до получения заготовки в форме эллипсоида, который по своей вертикальной оси будет несколько превышать диаметр будущей широкой трубки. Наконец, после повторного размягчения стекла вытягивают заготовку до получения участка широкой трубки желаемого диаметра. Затем операция повторяется еще несколько раз на соседних с широким участком частях исходной трубки, и получают последовательно еще несколько примыкающих друг к другу участков широкой трубки. Таким образом, можно получить широкую трубку нужной длины. В этом случае нужно особенно тщательно следить за тем, чтобы исходные шарики не отстояли бы друг от друга на сколько-нибудь значи-
тельных расстояниях, так как после раздувания заготовки в широкую трубку на последней могут получиться волнистые полосы. При выдувании большого шара этот дефект, как правило, исправим, но при раздувании заготовки в цилиндрическую форму ликвидировать волнистость практически нельзя даже путем многократного применения приемов осаживания и перемещения стенки стекла. Описанные приемы увеличения диаметра стеклянной трубки действительны в применении к исходным трубкам любого диаметра. Для этого только необходимо, чтобы можно было создать пламя нужных размеров. Выдувание больших стеклянных шаров (шаровые колбы большой емкости) Работы этого сорта отличаются от изготовления простых шаров увеличенного диаметра лишь способом накопления достаточной массы стекла, потребной для образования большой поверхности колбы, а также необходимостью создать пламя больших размеров. Для изготовления таких колб берут или широкие толстостенные трубки или стеклянные цилиндры. Небольшой цилиндрический участок трубки или цилиндра оставляется в качестве горла будущей колбы. Из стекла остальной трубки или части цилиндра выдувается сама колба. Для ускорения работы по накоплению массы стекла на небольшом участке, т. е. для создания залива стекла, который послужит материалом для стенок колбы, пользуются деревянными канавками, в которых обкатывается размягченное стекло с целью утолщения стенок. Для того чтобы создать пламя большого размера, следует обогащать подаваемый в горелку воздух кислородом, а, кроме того, навстречу пламени ставить пламеотра- жатель.
В процессе осаживания стекла необходимо следить за тем, чтобы толщина стеклянного залива была одинакова по всей его длине, так как при последующем выдувании шара это приведет к непоправимым неровностям и волнистости стенок. Также необходимо следить за правильным вращением заготовки в процессе изготовления изделия. Эта операция требует большого напряжения внимания стеклодува, так как появившиеся в изделии те или иные дефекты исправить не представляется возможным. Работа по изготовлению больших колб (от 3 л и более) весьма трудоемка. ДВОЙНОЙ ИЛИ ВНУТРЕННИЙ СПАЙ Под названием двойного или внутреннего спая в стеклодувном деле понимают прием впаивания одной (узкой) трубки в другую (широкую), причем спай должен «пройти» сквозь всю толщину наружной трубки. Из последующего изложения читателю станет вполне ясно, о какой операции в данном случае идет речь. Операция изготовления двойного спая требует высокой квалификации производящего ее мастера. Для получения двойного спая обязательна однородность спаиваемых трубок. Так, если можно получить крепкий простой спай между стеклянными трубками, коэффициенты расширения которых дают перепад на 8%, то для двойного спая эти различие не должно превышать 1-2%. Лучше всего сначала грубо проверить пригодность спаиваемых трубок для изготовления двойного спая. Эта проверка достигается изготовлением простого спая, который должен получиться чистым, без всяких следов шва или пограничной полоски. Получили распространение несколько приемов изготовления двойного спая. Четыре таких приема, охватывающих практически все возможные случаи изготовления двойного спая, мы рассмотрим в настоящем разделе. Пропайка внутреннего спая «на шарике» На узкой трубке, предназначенной для впайки внутрь другой (широкой) трубки, раздувают в месте будущего спая небольшой шарик диаметром, в полтора раза превышающим диаметр самой трубки (рис. 47, а). Затем, пока стекло, образующее стенки шарика, еще не успело остыть, шарик сдавливают с двух сторон (нажимом со стороны холодных концов трубки). При этом образуется кольцеобразный «шрам». Затем переходят к подготовке наружной трубки. На концах отрезка широкой трубки оттягивают державы. Одну из держав отпаивают и на ее месте выдувают круглое дно с несколько утолщенной стенкой (рис.47, б). В центре круглого дна продувают отверстие диаметра несколько меньшего диаметра кольцевого шрама, сделанного из шарика впаиваемой трубки (рис. 47, в). После этого одновременно разогревают шарик (кольцевой шрам) и губки отверстия, продутого в круглом дне широкой трубки; затем быстро вставляют припаиваемую трубку в отверстие широкой так, чтобы шарик лег на губки отверстия (рис. 47, г). На небольшом пламени сильно размягчают место соединения шарика и губок и, последовательно применяя приемы осаживания и раздувания, пропаивают спай (рис. 47, д). Хорошо пропаянный спай имеет вид темного кольца. После пропайки спая его нужно несколько раздуть по сравнению с диаметром кольцевого шрама (шарика). Это общее правило - двойной спай всегда должен быть несколько большего диаметра, чем впаиваемая трубка. Имеется еще один признак, характеризующий хорошую пропайку двойного спая. В этом случае очень близко около темного кольца спая наблюдаются тонкие блестящие нитевидные кольца, охватывающие трубку в сечениях, параллельных окружности спая. В прежнее время это практическое правило являлось секретом мастеров- стеклодувов, и у молодых стеклодувов почти всегда получались ненадежные двой-
ные спаи даже при красивом их оформлении; теперь оно - общеизвестно. а б в г в Рис. 47. Изготовление внутреннего спая «на шарике». Только после установления достаточной степени пропайки двойного спая можно переходить к окончательной его отделке - выдуванию правильного и красивого плеча спая, выравниванию по диаметру и т. п. Отжиг внутреннего спая должен быть весьма тщательным. Сначала весь спай разогревают до начала размягчения, затем, постепенно убавляя подачу воздуха, продолжают отжиг в светящемся и, наконец, в коптящем пламени. Только что описанным приемом впаивается и стеклянный крючок (в изделиях, показанных на рис. 48), с той лишь разницей, что крючок впаивается не в трубку, а в шар. Если хотят предохранить внутренний спай от резких температурных и других воздействий, пользуются одним из только что описанных приемов, получившим название операции ввода внутренней трубки через отросток тройникового спая. Подобное оформление спая мы встречаем при изготовлении ртутных конденсаци-
«энных насосов, где таким способом выносят внутренний спай из печки, обогревающей сборник ртути (см. рис. 4 9) . Задача заключается в том, чтобы впаять крючковидную трубку в отросток, выходящий из широкой трубки, которая ограничивает резервуар для сбора ртути. Эта крючковидная трубка изготавливается заранее. Затем к широкой трубке припаивается отросток, изгибаемый затем по кривизне крючка. Дальнейшие операции уже понятны. На конце отростка делаются губки, в которые затем вводится крючковидная трубка и пропаивается двойной спай. Таким образом, двойной спай оказывается вынесенным из зоны резких температурных воздействий. Таким же приемом можно впаять трубку в простой тройниковый спай. Рис. 4 9. Введение внутренней трубки через отросток тройникового спая: а - заготовки; б - готовый спай. Очень часто, особенно в сложных конструкциях, нельзя осуществить такое, даже сложное вращение, чтобы можно было полностью пропаивать весь внутренний спай. Тогда пользуются уже известным нам приемом пропаивания по частям. Здесь приходится повторно применять известные приемы осаживания и раздувания стекла . Пропаивание продолжается до получения темного кольца спая и блестящих нитевидных колец. Заканчивается работа тщательным отжигом. Пропаивание внутреннего спая через стенку Внутренняя заготовка подготавливается следующим образом. Подходящий по размерам отрезок трубки слегка развертывают на том конце, который будет впаиваться. Наружная трубка имеет с одной стороны державу. В эту заготовку вставляют внутреннюю трубку так, что неразвернутый конец упирается в плечо державы, затем оттягивают вторую державу, и на ее месте делают круглое дно (рис. 50, а) . Толщина стенки круглого дна должна быть несколько большей, чем у основной трубки. Теперь обращают наружную трубку державой вверх. При этом находящаяся внутри заготовка опускается своим развернутым концом на круглое дно. Нужно стремиться, чтобы ось внутренней трубки при этом проходила через центр круглого дна. Когда эта операция проделана, вращение изделия прекращают, чтобы не сбить внутреннюю трубку с правильной ориентации, и путем сильного размягчения стекла в круглом дне, вблизи развертки внутренней трубки, добиваются соединения
круглого дна и развернутой части внутренней заготовки. Как только соединение достигнуто, изделие переводят в горизонтальное положение, возобновляют правильное вращение и добиваются надлежащей пропайки внутреннего спая. После появления темного кольца спая, из центра кольца (которое совпадает с центром круглого дна) оттягивают тонкую иголку, создают выпуклость и, наконец, продувают отверстие (рис. 50, б) . К образованным таким образом губкам припаивают отрезок той же самой трубки, которая пошла на изготовление внутренней трубки (рис. 50, виг). При этом снова повторяется операция тщательной пропайки спая. Рис. 50. Пропаивание внутреннего спая через стенку дна. Сходным приемом пользуются в тех случаях, когда внутренний спай должен быть образован на боковой поверхности стеклянной трубки (внутренняя трубка проходит через боковую стенку наружной). В законченном виде это изделие представлено на рис. 51, б. Поступают при этом следующим образом. Внутреннюю заготовку сгибают под прямым углом и тот конец трубки, который войдет в двойной спай, несколько развертывают (рис. 51, а). а б 6 Рис. 51. Пропаивание внутреннего спая через боковую стенку.
Затем заготовку вводят внутрь широкой трубки, с одной стороны которой оттянута держава. Широкая трубка разогревается в сечении будущего спая, а на окружности будущего спая стенка подвергается сильному размягчению. Затем развернутая часть внутренней трубки приводится в соприкосновение с сильно разогретым участком широкой трубки и, после того как они соединятся, осуществляется пропаивание спая. Как только место спая пропаялось до образования темного кольца, в центре этого кольца продувают отверстие рис. 51, б) и к губкам отверстия припаивают трубку того же диаметра, что и диаметр внутренней трубки (рис. 51, в). Изготовление внутреннего спая с применением тарелочки Этот прием напоминает только что описанный второй прием. На конце внутренней трубки развертывают тарелочку (рис. 52, а), диаметр которой несколько меньше внутреннего диаметра широкой (наружной трубки). Заготовку после ее остывания вводят в отрезок широкой трубки, на одном из концов которого оттянута держава. Затем на другом конце широкой трубки также оттягивают державу. Теперь внутренняя заготовка свободно перемещается внутри отрезка широкой трубки, ограниченного державами (рис. 52, б) . Широкую трубку разогревают в том сечении, где располагается тарелочка внутренней заготовки. Естественно, что стеклянная тарелочка при этом также разогревается. После того как достигнута надлежащая степень размягчения, наружную трубку вытягивают до диаметра, примерно соответствующего диаметру тарелочки, и ставят тарелочку на образовавшееся сужение в широкой трубке. Тарелочку соединяют с наружной трубкой (рис. 52, в). В месте соединения рядом повторных осаживаний и раздуваний размягченного стекла добиваются образования темного кольца по окружности трубки. В завершение операции спай раздувают до диаметра взятой широкой трубки. Если приемом тарелочки осуществляется широкий спай, то его рекомендуется делать по частям, а затем уже разогревать и выдувать в целом. Как обычно, в центре темного кольца продувают отверстие и к его губкам припаивают узкую трубку, равную по диаметру трубке внутренней заготовки. а б 8 Рис. 52. Изготовление внутреннего спая с применением тарелочки.
Дьюаровский спай Этот спай соединяет внутреннюю заготовку дьюаровского сосуда с наружной. Ко дну наружного цилиндра (для простоты мы рассмотрим изготовление этого спая на цилиндрических дьюаровских сосудах) припаивают достаточно прочный отрезок стеклянной трубки и дно хорошо отжигают. Затем на цилиндре внутренней заготовки делают круглое дно и сам цилиндр (или широкую трубку) обрезают на крючке до нужной длины. Точно так же обрезают цилиндр наружной заготовки, длина которого должна быть больше внутреннего на 15-20 мм. Края наружного цилиндра разогревают в пламени до полного размягчения, переносят быстро в деревянную канавку (диаметр полукруга канавки несколько больше диаметра наружного цилиндра) и откатывают для сужения диаметра открытого сечения наружного цилиндра. При этом, однако, диаметр сечения должен оставаться большим, чем диаметр внутреннего цилиндра. После легкого отжига внешнюю заготовку откладывают в сторону для остывания. Затем внутреннюю заготовку вставляют в наружную, и края обоих цилиндров постепенно разогревают до начала размягчения. В открытое сечение внутреннего цилиндра вводят деревянную обугленную доску, ширина которой несколько меньше диаметра внутреннего цилиндра. Этой доской внутренняя заготовка удерживается внутри наружной. После того как края наружного цилиндра будут достаточно размягчены, надлежит осторожно соединить края внутреннего и наружного цилиндров, причем вся операция должна производиться без выноса изделия из пламени. В течение всего времени обработки продолжается осторожное вращение изделия. Посла того, как края цилиндров соединились, конец внутреннего цилиндра слегка развертывается для гарантии получения полного спая без щелей и отверстий. а б 6 Рис. 53. Изготовление дьюаровского спая приемом закатки наружного цилиндра на внутренний: а - внутренний стакан; б - наружным цилиндр закатан на внутренний, но спай не пропаян; в - готовый спай. Когда соединение краев закончено, начинают пропаивание спая по частям на узком резком пламени. Хотя пропаивание осуществляется и по частям, тем не менее, необходимо следить за тем, чтобы весь спай находился в горячем состоянии, близком к началу размягчения. Таким образом, пропаивается спай по всей окружности. В заключение весь спай подвергается размягчению. Его надевают на круглую деревянную развертку и выдувают при вращении на ней. Таким путем обеспечивается выравнивание спая. Спай должен получиться ровным, с равномерно закругленной поверхностью. Плоский спай является браком, так как приводит к
разрыву сосуда при откачке, а острые грани спая вызывают растрескивание и до нее. Работа заканчивается тщательным отжигом спая. Лучше всего весь спай поместить в сильно разогретый (до красного каления) асбестовый колпак. Когда стеклодув приобретает уже известный навык в изготовлении дьюаровского спая, задача может быть несколько упрощена. Так, внутренний цилиндр можно вставлять в наружный еще до обкатки последнего по канавке, а затем уже производить обкатку и сразу же осуществлять спаивание краев цилиндров. В этом случае процесс изготовления спая ускоряется, так как устраняется необходимость охлаждения и вторичного разогрева цилиндров. Процесс изготовления дьюаровского спая с помощью описанных приемов иллюстрирован рис. 53. Часто применяется одна разновидность приема изготовления дьюаровского спая. Наружный цилиндр остается вначале без изменения, а внутренний несколько развертывается (до диаметра приближающегося к диаметру наружного цилиндра). Постепенным разогреванием краев цилиндров достигают соединение их, и дальнейшую пропайку спая ведут, как обычно (рис. 54). а б 8 Рис. 54. Изготовление дьюаровского спая приемом развертывания внутреннего цилиндра по диаметру наружного: а - внутренний цилиндр с развернутым торцом; б - соединение обоих цилиндров; в - готовый спай. На стекольных заводах при массовом изготовлении дьюаровских сосудов для получения внутреннего спая пользуются заварочными станками. Однако в заказах научно-исследовательских лабораторий весьма часто встречаются изделия, включающие дьюаровские спаи такого типа, которые на заварочном станке выполнить невозможно. Распространен еще один вид дьюаровского спая, при котором внутрь широкой трубки впаивают пробирку или ножки ламп. В этом случае пробирку вводят в широкую трубку, имеющую державу, затем второй конец широкой трубки также вытягивают в державу и, наконец, выдувают круглое дно. После должного размягчения стекла круглого дна пробирку открытым концом опрокидывают на круглое дно и припаивают ее по всей окружности открытого сечения. Тем самым объем воздуха, заключенный в пробирке, оказывается изолированным от атмосферы. Если продолжать разогревать место спая, то находящийся внутри пробирки воздух будет расширяться и продует в мягком стекле отверстие. Затем пробирку (через образовавшееся отверстие) ставят на круглую деревянную развертку и сильно размягчают спай, который выдувается и выравнивается вращением изделия на указанной развертке. Различные разновидности двойных спаев рассматриваются также при описании изготовления конкретных сложных изделий из стекла.
СГИБАНИЕ ТРУБОК С этой операцией стеклодув встречается постоянно. Если начинающий стеклодув освоил эту операцию, то он уже много сделал для своего обучения. Если сгибание тонких трубок и не представляет особых затруднений, то для работы с широкими трубками, а также для изготовления всевозможных, так называемых сложных изгибов требуются уже серьезная практика, внимание и большая старательность. Начнем изложение, как всегда, с описания простейших случаев. Сгибание трубок под углом Пусть требуется согнуть под прямым углом узкую трубку диаметром 7-8 мм. Возьмем отрезок такой трубки длиной 150-180 мм. Один конец отрезка должен быть закрыт, другой - оплавлен для дутья. Затем середину трубки разогреваем на широком пламени, но не до полного размягчения. Одну из сторон разогретой части трубки (безразлично какую) разогреваем сильнее других. Эта более разогретая сторона трубки образует в дальнейшем наружную сторону изгиба. Достигнув надлежащей степени размягчения, выносим трубку из пламени и, не теряя времени, сгибаем в разогретом месте под прямым углом, поддувая в нее для сохранения диаметра в месте изгиба. Как уже указывалось, сторона трубки, подвергавшаяся более сильному размягчению, должна образовать наружную часть изгиба . Нужно внимательно следить за тем, чтобы во время сгибания не дуть слишком сильно, иначе может получиться чрезмерное утончение стенки наружной части изгиба, а сам изгиб будет иметь неправильную форму. Для контроля правильности сделанного изгиба нужно немедленно после окончания работы, пока стекло находится еще в размягченном состоянии (для того чтобы можно было исправить неправильный изгиб), поставить изделие перед собой и убедиться, что оба колена находятся в одной плоскости. Рис. 55. Изгибы стеклянных трубок под углом и U-обраЗные. Показаны правильно и неправильно образованные изгибы обоих родов.
Обычный дефект работы - образование складок во внутренней части изгиба. Этот дефект устраняется размягчением складок на узком и резком пламени и разглаживанием их поддуванием. Однако рекомендуется стремиться получить сразу надлежащий изгиб, так как после выравнивания складок изгиб выходит уже не столь правильным и красивым. Заметим, что недостаточное поддувание в процессе сгибания часто приводит к тому, что наружная часть изгиба получается плоской. Такое стеклянное колено бывает и некрасивым и непрочным. Если уж затруднительно сохранить в колене неизменный диаметр, то лучше допускать изгиб с сечением в виде эллипса, но всячески избегать плоского изгиба. После того как работа закончена, производится отжиг изделия до получения желтого окрашивания пламени. Заканчивается отжиг на светящемся пламени. На рис. 55а показан правильно образованный изгиб под прямым углом; на рис. 556 - изгиб дефектный. Изгиб под прямым углом на широких трубках осуществляется так же, как и на узких, с той лишь разницей, что после достаточного размягчения стекло в месте будущего изгиба несколько вытягивается, а затем уже сгибается при одновременном выдувании. Изгибы U-обраЗные и кольцевые Такие изгибы очень распространены при изготовлении манометров. Для манометров применяются трубки диаметром в 5-7 мм со сравнительно толстыми стенками. Стекло в средней части отрезка трубки размягчается с помощью широкого пламени и на довольно большой длине. Для того чтобы увеличить длину размягчаемого участка трубку ориентируют вдоль пламени. После того, как достигнуто начало размягчения, одну сторону нагретого участка разогревают несколько больше и, выводя трубку из пламени, одним движением сгибают ее в U-образную форму при поддувании внутрь трубки. Как обычно, работа заканчивается отжигом изделия. Правильно образованный U-образный изгиб трубки показан на рис. 55в, а на рис. 55г - неправильный ее изгиб. Некоторые стеклодувы осуществляют U-образный изгиб не сразу, а постепенно, по частям. При этом размягченное стекло сгибают в каком-то одном месте под небольшим углом, затем захватывают соседний участок, который также сгибают под углом, ит. д., до тех пор, пока не образуется нужный изгиб. Этот прием менее распространен, чем описанный нами, так как при пользовании им изгиб может иметь заметные угловатости. U-образные изгибы на широких трубках изготавливаются несколько сложнее. Пусть в нашем распоряжении имеется трубка диаметром около 20 мм. Возьмем отрезок такой трубки длиной 250 мм и оттянем на концах отрезка прочные державы. Одна из держав должна быть закрыта, другая - открыта и оплавлена. Середина отрезка подвергается размягчению и осаживанию на довольно широком пламени. После того как путем осаживания в месте разогрева трубка утолщится примерно в два раза по сравнению с нормальной толщиной стенки стеклянной трубки, в этом месте образуется толстостенный шарик (рис. 56, а). Затем полученный шарик доводят в пламени до полного размягчения и несколько растягивают (до диаметра немного меньшего, чем диаметр исходной трубки). В этот момент быстрым движением осуществляется U-образный изгиб при одновременном поддувании внутрь трубки (рис. 56, б и е) . Как обычно, немедленно проверяется правильность полученного изгиба и, если положение трубок оказывается неправильным, его исправляют , пока стекло не успело еще затвердеть. Если на внутренней стороне изгиба образовались складки, их разглаживают путем выдувания и осаживания стекла в нужных местах. Осуществление изгиба начинается с такого положения трубки, когда разогретая часть обращена книзу. При этом размягченное стекло будет переходить в нижнюю точку сгибаемого отрезка
и, следовательно, стекла хватит для образования достаточно толстой наружной стенки изгиба. Работа заканчивается тщательным отжигом как самого изгиба, так и мест перехода трубки в изгиб. Рис. 56. Осуществление U-образного изгиба на широкой трубке. Изготовление U-образыого изгиба на широких трубках с диаметром, превышающим 45 мм, относится уже к разделу стеклодувных работ, требующих известной квалификации . Здесь важно иметь пламя большого размера. Так же, как только что было описано, происходят размягчение и осаживание средней части стеклянного отрезка . Но для ускорения осаживания рекомендуется применять обкатку размягченного стекла в соответствующих деревянных канавках и исходную трубку следует брать с более толстыми стенками. В процессе размягчения и осаживания место будущего изгиба необходимо «отсолить», во избежание расстекловывания при осуществлении изгиба. Как обычно, изгиб нужно стремиться сделать с одного раза. Складки внутри изгиба выправляются на небольшом пламени, а неровности, выпуклости и т.п. - на широком пламени. В заключение производится тщательный отжиг изделия, причем заканчивается он в большом светящемся пламени. Остывание изделия должно происходить на весу. Весьма часто из лабораторий поступают заказы, в которых требуется осуществить U-образный изгиб на широких трубках, но так, чтобы колена этого изгиба отстояли очень близко одно от другого, например, на расстоянии в 10 мм. В этом случае ход изготовления изгиба несколько изменяется. Взяв отрезок трубки диаметром около 40 мм при длине в 350-400 мм с оттянутыми прочными державами, постепенно вводят в пламя среднюю часть отрезка. Сильным размягчением и осаживанием в этой части создается утолщенный участок с толщиной стенки, примерно в два раза превышающей исходную. Образовавшееся утолщение доводят до сильного размягчения. Затем вращение прекращают и заготовку выносят из пламени. При этом сильно размягченное стекло оползет вниз. Повторив описанную операцию, получают заготовку с еще более провисшей средней частью. Снова размягчают стекло - на этот раз середину меньше, а места перехода в основную трубку - больше и производят U-образный изгиб. Если, несмотря на принятые меры, расстояние между параллельными трубками изгиба получилось все же больше заданного, то поочередным размягчением угловых частей изгиба, в местах перехода в основную трубку, вытягивают эти места до получе-
ния нужного расстояния между коленами изгиба. Не нужно забывать о поддувании воздуха в трубку во время этой поправочной операции, иначе диаметр угловых сечений изгиба может уменьшаться. На широком пламени ликвидируют все неровности и выпуклости на изгибе. Как всегда, сначала исправляется внутренняя часть изгиба, а затем - наружная. Отжиг в конце работы обязателен. Кольцевые изгибы особенно распространены при изготовлении манометров, а потому их можно видеть чаще всего на узких трубках. Делаются они так. Сначала изготавливают U-образный изгиб (рис. 57, в). Затем, отступив немного от самого изгиба, размягчают трубку одного из колен изгиба. Достигнув нужного размягчения, сдвигают трубку к осевой линии U-образного изгиба - линии, проходящей посередине между коленами изгиба, параллельно к ним (рис. 57, б) . Точно так же поступают со вторым коленом (рис. 57, а) . Сдвиг колен к осевой линии можно производить без дутья. Полученное кольцо подвергается отжигу в светящемся пламени. а б в Рис. 57. Изготовление кольцевого изгиба. Стеклянные спирали Этот вид стеклодувной продукции встречается весьма часто: стеклянные спирали редко изготовляются из широких трубок. Чаще всего диаметр трубок, применяемых для изготовления спиралей, не превышает 15 мм. Проследим ход изготовления спирали из трубки диаметром в 6-7 мм. Один из концов трубки закрыт; второй открыт и оплавлен. Устанавливается широкое, но не сильное пламя. Отступив от закрытого конца трубки примерно на 150 мм, делают изгиб под прямым углом. Затем разогревают участок трубки, примыкающий к углу, захватывая пламенем также сам прямоугольный изгиб, и сгибают дугу. Разогревают соседний с дугой участок трубки, одновременно захватывая пламенем уже сделанную дугу, и образуют первое кольцо заданных размеров. Во время сгибания нужно обязательно выдувать сгибаемые места, иначе сечение спирали будет некруглым. Последующие витки спирали получаются повторением описанного приема (исключая изготовление прямоугольного изгиба). Размер спирали задается размерами первого витка. Вращение изделия в пламени осуществляется двумя руками. Одной рукой стеклодув держит конец прямоугольного изгиба, другой - исходную трубку. При сгибании последующих витков нужно следить, чтобы предыдущие кольца не размягчались в пламени слишком сильно, так как возможна их деформация. Исправление неправильно образованного витка, находящегося внутри спирали, представляет большие затруднения. Расстояние между витками (шаг спирали) должно
быть выдержано неизменным вдоль спирали. Спираль из стеклянной трубки показана на рис. 58. Рис. 58. Изготовление спирали из стекла: а - первый виток; б - спираль из стекла. Отжиг законченной изготовлением спирали несколько своеобразен. Отжигается только последний ее виток, так как предыдущие витки неизбежно подвергались отжигу в процессе изготовления спирали (при изготовлении каждого последующего витка пламя захватывало уже сделанный). Если нужно сделать длинную спираль или спираль с кольцами большого диаметра, то трубки нормальной длины может не хватить для изготовления всей спирали. В этом случае после израсходования первой трубки припаивают дополнительный отрезок трубки или целую трубку и т.д. Иногда требуется изготовить спираль, охватывающую трубку, идущую по ее оси внутри спирали. Сначала выгибают внутреннюю трубку, затем спираль огибают вокруг осевой трубки. Необходимо следить, чтобы витки ложились правильно вокруг оси, и чтобы осевая трубка не деформировалась от воздействия пламени. Спирали, изготовленные с помощью описанных приемов, получаются прочными и красивыми. Они также выдерживают довольно хорошо не слишком резкие изменения температуры. Это очень важно при их применении. Очень многие стеклодувы пользуются, однако, другим приемом изготовления спиралей. Они наматывают спираль на какую-либо болванку круглого сечения. Этим приемом нельзя пользоваться при изготовлении спиралей из трубок, имеющих тонкие стенки. Но даже при намотке толстостенных трубок внутренние сечения спирали получаются неправильными, так как намотка происходит без дутья. Опишем еще один интересный прием изготовления изгибов (в форме волнистой линии) на соломке. Эту работу приходится выполнять при изготовлении стеклянных перьев для самопишущих приборов. В пламени горелки такую работу выполнить нельзя, так как соломка будет переплавляться. Поэтому применяется такой прием. Из металла изготавливают профильную форму (волнистую), на эту форму кла-
дут соломку и форму вносят в печь для отжига. При нагревании стекло размягчится и соломка ляжет по профилю формы. Таким приемом можно получить исключительно точно профилированные изгибы. РАБОТЫ С КАПИЛЛЯРНО- БАРОМЕТРИЧЕСКИМИ ТРУБКАМИ Капиллярно-барометрические стеклянные трубки широко применяются в лабораторном эксперименте. Так же, как и обычные трубки, они подвергаются спаиванию, сгибанию, из них изготавливаются спирали, стеклянные гребенки, шары с малым внутренним объемом, они широко применяются при изготовлении литых крановых пробок ит. п. Работа с капиллярно-барометрическими трубками представляет известные затруднения. Внутренние отверстия малого диаметра легко перепаиваются и закрываются. Кроме того, в неопытных руках на поверхности капиллярно- барометрических трубок легко возникают многочисленные мелкие трещины, не проникающие насквозь, но располагающиеся по наружной поверхности, которые называются «посечками». Посечка получается из-за неравномерного прогрева толстой стенки капиллярной трубки в пламени. Естественно, что наружная часть трубки нагревается сильнее (если только весь участок трубки не разогревается до размягчения), а внутренняя - лишь незначительно. Поэтому при остывании такой неравномерно прогретой массы стекла внутреннее напряжение в стекле приводит к растрескиванию и, следовательно, к образованию посечки. При работе с капиллярно-барометрическими трубками необходимо следить за полным прогревом нужного участка трубки, а соседние участки по возможности предохранять от разогревания. Часто соседние участки предохраняют покрытием из листового асбеста, который применяется в виде цилиндриков длиной 30-40 мм и толщиной 1,5-2 оборота листового асбеста. При известном навыке можно обойтись и без предохранительных цилиндров. Опытные мастера асбестовой защитой пользуются редко. Если в задании на изделие из капиллярно-барометрических трубок указан внутренний диаметр капилляра, то стеклодув должен уметь выбрать соответствующую заданию трубку. Если этот выбор может быть приблизительным, пользуются конусообразным измерителем (см. главу III). В ответственных случаях лучше требовать калиброванный капилляр от заказчика. Однако можно без труда произвести нужную калибровку и самому мастеру. Обычно для этой цели пользуются измерениями со столбиком ртути, введенной в отрезок капилляра. Перемещая столбик вдоль отрезка капилляра (легким постукиванием по трубке), устанавливают постоянство диаметра по длине отрезка. Если длина столбика ртути не будет изменяться по мере передвижения его вдоль отрезка, то естественно, что и диаметр капилляра по проверенной длине был неизменен. Величину диаметра легко вычислить, зная вес столбика ртути (взвешивание производится на аналитических весах), его длину и удельный вес ртути, равный 13,6 г/см3. Вес столбика ртути в граммах будет равен объему ртутного цилиндра V в см3, умноженному на удельный вес ртути: Р = 13,6 V. С другой стороны, объем цилиндра V выражается формулой V=7rd2L/4 где 7Г = 3,14; L - длина цилиндра; d - искомый диаметр капилляра. Таким об-
разом: <* = о,з Уj Спаивание капиллярно-барометрических трубок производится тем же приемом, что и обычных стеклянных трубок. Нужно только следить, чтобы в момент соединения двух отрезков внутренние сечения обоих отрезков совпали возможно точнее . Стекло в месте спая доводится до полного размягчения и легким поддуванием внутренний диаметр в месте спая увеличивается в 2-3 раза против первоначального . После повторного размягчения, когда шов спая уже ликвидирован, производят вытягивание разогретого участка до прежнего внутреннего диаметра. Если внутренний диаметр капилляра меньше 0,3 мм (до 0,01 мм) , то для спаивания двух отрезков подобных трубок требуется очень большой опыт и внимание. Прием спаивания очень тонких капилляров (до 0,01 мм) с более широкими трубками будет описан ниже. Работа заканчивается тщательным отжигом изделия. Тройниковый спай Этот спай из капиллярно-барометрических трубок осуществляется обычными приемами. Спай получается лучше, если отверстие, продутое в основной трубке (диаметр губки тройника), будет несколько больше, чем диаметр отверстия припаиваемой трубки, так как в момент спаивания разогретое стекло губок несколько осядет и сечение губки сравняется с сечением припаиваемого отростка. Следует иметь в виду, что малоопытный стеклодув при изготовлении тройникового спая из капиллярно-барометрических трубок часто получает неполноценный спай из-за посечки стекла вблизи места спая. Поэтому рекомендуется при осуществлении тройникового спая надевать на трубки три асбестовых цилиндра так, как это показано на рис. 59, а. На рис. 59, б, показан готовый тройниковый спай. Рис. 59. Тройниковый спай и гребенка из капиллярно- барометрических трубок: а - момент перед соединением губок тройника с боковой трубкой. На рисунке схематически показано расположение асбестовых цилиндров, предохраняющих участки стекла, близкие к спаю, от посечки; б - готовый тройниковый спай; в - гребенка из капиллярно-барометрических трубок.
Изгибы на капиллярно- барометрических трубках Такие изгибы делать даже легче, чем на обыкновенных трубках, так как в большинстве случаев можно обойтись без дутья. Стекло размягчают обычно не слишком сильно, чтобы не произошло сужения внутреннего сечения капилляра в месте изгиба. Однако нужно строго следить, чтобы не появилась посечка. Спирали Их сгибают также обычными приемами. Основную опасность представляет возможность посечки, если стекло недостаточно размягчено. Стеклянные гребенки из капиллярно-барометрических трубок Эти гребенки (рис. 59, в) изготовляют приемами тройникового спая. Однако с увеличением количества припаянных отростков работа усложняется. Нужно следить, чтобы основная трубка не прогибалась под своей тяжестью в месте последующего спая в момент размягчения стекла. Каждый тройниковый спай подвергается тщательному отжигу во избежание посечки. Посечку, появившуюся в середине гребенки, исправить очень трудно. Чаще всего это приводит к разрушению гребенки. Отростки от основной трубки должны располагаться правильно: если посмотреть вдоль гребенки, то первый отросток должен закрыть собой все остальные . Литые крановые пробки Их также изготовляют обычно из капиллярно-барометрических трубок. Соответствующие приемы будут рассмотрены в разделе, посвященном изготовлению кранов. СПАИВАНИЕ КАПИЛЛЯРНО- БАРОМЕТРИЧЕСКИХ ТРУБОК С ОБЫЧНЫМИ Отрезок обычной трубки стягивают на конус и обрезают в сечении, близком к наружному сечению капилляра. Затем оттягивают конец капилляра и запаивают. После сильного размягчения запаянного конца капилляра продувают отверстие. Это отверстие соединяется с сечением конуса широкой трубки (рис.60, а), после чего выводится плечико припайки (рис.60, б) теми же приемами, как указывалось в разделе, посвященном спаиванию широких и узких трубок. После окончания работы производят отжиг плечика широкой трубки, который заканчивается на светящемся пламени. Весьма часто в кольцевые изгибы манометров впаивают капилляр для увеличения сопротивления движению ртути. Впаивание капилляра осуществляется двумя спаями между капилляром и обыкновенной стеклянной трубкой. U-образный изгиб и сведение его в кольцо делается обычным способом. При изготовлении некоторых приборов приходится осуществлять спаи трубки с капиллярами весьма малого диаметра (0,01 мм и меньше). Спаивание обычного капилляра с трубкой осуществлялось путем превращения его в трубку с помощью продувки. При работе с узкими капиллярами продуть их ртом не представляется возможным. Поэтому прибегают к одному из следующих приемов. Капилляр запаивают с обеих сторон и дальнейшим нагреванием одного из концов дают возможность
разогретому воздуху, находящемуся внутри капилляра, расширяясь, раздуть шарик из размягченного стекла. При оттяжке шарика палочкой образуется расширение, к которому можно припаять узкую трубку. б Рис. 60. Спаивание капиллярно-барометрических трубок с обычными. Другой прием применяется тогда, когда капилляр настолько узок, что заключенного в нем воздуха недостаточно для раздувания шарика. В этом случае один конец капилляра присоединяют с помощью толстостенного резинового шланга к баллону со сжатым газом, а другой конец разогревают до размягчения стекла. Затем сжатым газом раздувают шарик и припаивают узкую трубку. Когда требуется согнуть капилляр с отверстием очень малого диаметра, нужно следить за тем, чтобы стекло не размягчалось слишком сильно. Если это условие не будет выполнено, то капилляр может легко заплавиться. РАБОТЫ ИЗ СТЕКЛЯННЫХ ПАЛОЧЕК Среди стеклянного материала, используемого в стеклодувном деле, мы неизменно встречаем набор стеклянных палочек разного диаметра. Главное назначение стеклянных палочек, как уже указывалось выше - служить инструментом стеклодува в операциях оттягивания концов стеклянных трубок, крепления сложных приборов и т.п. Однако часто в заказах лабораторий встречаются также изделия из палочек в качестве основного материала. При работе с палочками действительны те же указания, которые были сделаны в предыдущем разделе. В первую очередь следует опасаться посечки стекла, поэтому, хотя работы из стеклянных палочек и не сложны, к ним нужно относиться внимательно. При резке палочек ножевые метки нужно делать более глубокими, чем для стеклянных трубок. Простой спай Этот спай на стеклянных палочках делается следующим образом. Спаиваемые концы отрезков стеклянных палочек размягчают на небольшом пламени, а сам спай осуществляют на узком и сильном пламени. Образовавшееся утолщение размягчают и место спая вытягивают до первоначального диаметра. Тройниковый спай Основную палочку и конец припайки разогревают до начала размягчения. Затем на сильном узком пламени сильно размягчают конец припаиваемой палочки и место, к которому она должна быть припаяна. Немедленно после соединения вытягивают образовавшееся утолщение. Если основная палочка в ходе соединения прогнулась , ее выпрямляют. В заключение следует отжиг.
Стеклянные шарики из палочек Они нужны для поглотителей, для создания сопротивлений, для изоляторов и т.п. Эти шарики изготовляют следующим приемом. Оттягивают державы, имеющие внутри нужный отрезок стеклянной палочки. Затем одну из держав отпаивают и на ее место присоединяют кварцевую палочку небольшого диаметра (около 1 мм). После того как кварцевая палочка присоединена, удаляют также и вторую державу, и стекло подвергается сильному размягчению. Естественно, что жидкое стекло, собранное на кончике кварцевой палочки, соберется в стеклянную каплю. В течение всего времени размягчения стекла нужно вращать его в пламени, одновременно следя за тем, чтобы капля жидкого стекла не сорвалась с кварцевой палочки. После того как достигнута шаровидная форма стеклянной капли, ее остужают, при этом кварцевая палочка сама отскочит от стеклянного шарика. Иногда поступают иначе. Сильно размягчая конец стеклянной палочки, отрезают его ножницами. Изготовив нужное количество стеклянных отрезков, берут один из них пинцетом и вводят в пламя. После достаточного размягчения стекла присоединяют к нему кварцевую палочку и поступают так же, как описано выше. Кольца из стеклянных палочек Они нужны для поглотителей, разгонных колонок и т. п.) . Изготовляют их обычно из тонких стеклянных палочек (диаметром 0,5 мм). Такие палочки стеклодуву приходится делать обычно самому приемами осаживания и вытягивания из палочек обычного диаметра (7-8 мм) . После того как получена стеклянная палочка нужного диаметра, ее нагревают в пламени до начала размягчения и навивают на латунный или медный прут нужного диаметра. Надо следить, чтобы кольца спирали ложились близко друг к другу. После остывания спираль снимают и режут на кольца. На рис. 61 показана такая спираль в натуральную величину перед разрезанием ее на кольца. Рис. 61. Спираль из стеклянной палочки перед разрезкой ее на кольца для поглотителей (масштаб увеличен) Лопаточки и шпатели из стеклянных палочек Делать их весьма просто. Конец палочки разогревают и стекло на конце несколько осаживают, а затем сдавливают щипцами до образования плоскости. Этим приемом можно получить большую плоскую стеклянную поверхность. Так же получаются стеклянные полоски, которые идут на изготовление пропеллерных и винтовых мешалок. Стеклянные пробки из отрезков палочек Получают их следующим образом. На конце отрезка оттягивают державу, а затем оставшуюся часть отрезка размягчают и осаживают размягченное стекло. Накопленную стеклянную массу снова размягчают и выравнивают на бруске для получе-
ния конуса. После изготовления конуса державу удаляют и на бруске выравнивают плечико пробки. Отсоединенную державу используют для припаивания шейки пробки, которую выравнивают пинцетом. Наконец, к шейке припаивают ручку пробки («костылик») из стеклянной палочки или трубки. Заканчивается работа отжигом в пламени и в печи. Так называемые щипковые пробки изготовляют только что описанным приемом, но вместо костылика припаивают просто небольшой отрезок стеклянной палочки, который сильным размягчением превращается в стеклянную каплю и сплющивается щипцами. Спаивание стеклянной палочки с трубкой Для осуществления спая между трубкой и палочкой один из торцов трубки за- плавляют и к центру прилепляют сильно размягченный конец палочки. Немедленно вслед за этим сильно поддувают в трубку, причем в размягченном конце палочки образуется углубление (конец ее становится как бы трубкой). ВПАИВАНИЕ СТЕКЛЯННЫХ ПЕРЕГОРОДОК Впаивание стеклянных перегородок - довольно распространенная операция при исполнении различных лабораторных заказов. К этому разряду стеклодувных работ относятся операции по впаиванию стеклянных пластин, оптических стекол, изготовлению ложечных манометров, кювет, тонких стеклянных мембран для измерения давления и т. п. Впаивание перегородок представляет разновидность операции по изготовлению внутреннего (двойного) спая. Поэтому при впаивании перегородок также существенны однородность стекла впаиваемых деталей и тщательность очистки спаиваемых поверхностей. Впаивание стеклянной пластинки или линзы в трубку Берут отрезок трубки, диаметр которой несколько превышает диаметр подлежащей впаиванию пластинки или линзы. Оттягивают державу, и после ее остывания в отрезок вводят пластинку (линзу). Затем оттягивают вторую державу. Таким образом, пластинка оказывается заключенной внутри отрезка трубки, ограниченного державами (рис. 62, а). Место трубки, в котором должна быть впаяна пластинка, подвергается разогреванию, причем одновременно должна разогреваться заключенная внутри трубки пластинка. После того как трубка и пластинка оказываются достаточно разогретыми (разогревание ведется несколько дольше, чем нужно для появления желто окрашенного пламени), через одну из держав вводят тонкую стеклянную палочку и с ее помощью ставят пластинку в нужное положение (рис. 62, б). Теперь следует осторожно припаять пластинку в одном месте к трубке, строго следя за тем, чтобы она заняла правильное положение (плоскость пластинки должна быть перпендикулярна к оси трубки). Когда надлежащая ориентация пластинки внутри трубки достигнута (рис. 62, в), стекло в месте впая сильно размягчается и добиваются тщательного пропаивания спая на очень узком и остром пламени до появления знакомого уже нам темного кольца с блестящими нитями вокруг. При этом следует обращать внимание
на то, чтобы сама впаиваемая пластинка не разогревалась до размягчения. В ходе пропаивания нужно вовремя поддувать воздух попеременно: то через одну державу, то через другую. При окончательном выдувании спая необходимо следить, чтобы впаиваемая пластинка не прогибалась. Если прогиб все же получается, то его устраняют поддуванием с нужной стороны. Если в процессе впаивания нарушилась перпендикулярность пластинки к оси трубки (рис. 62, г), то восстановление нормального положения достигают следующими приемами. Разогрев спай в одном месте, пластинку ставят в нужное положение сгибая трубку (рис. 62, д) ; затем разогревают противоположную сторону и выравнивают изгиб (рис. 62, е) После выравнивания всех изгибов (при поддувании с обеих сторон впаянной перегородки) производят тщательный отжиг в пламени горелки и в горячей печи или в разогретых до красного каления асбестовых колпачках. Если требуется впаять очень тонкую перегородку или стеклянную перегородку, не нарушив ее оптических свойств, то такой спай пропаивают и выдувают при одновременном поддувании с обеих сторон. Одновременное поддувание можно осуществить с помощью простого устройства, изображенного на рис.62, ж. Берут стеклянный тройник, на два конца надевают по отрезку тонкой резины, которую через шарниры соединяют с обоими концами изделия, через которые нужно вести поддувание. На третий конец тройника тоже надевают резиновую трубку, которую стеклодув берет в рот для дутья. а б в где ж э и Рис. 62. Впаивание стеклянных перегородок в трубку. Стеклянную пластинку вставляют внутрь отрезка трубки так же, как это было описано выше. Когда пластинка уже припаяна к трубке, на оба ее конца быстро надевают резиновые трубки, идущие от шарнирных приспособлений, и ведут про- пайку спая, но дутье теперь поступает с обеих сторон перегородки одновременно . Обычно при правильном проведении операции впаивания оптические свойства перегородки не нарушаются. Нужно, следить, чтобы впай получился ровный, без вмятин и неровностей, так как возникающие при этом натяжения могут исказить оптические свойства перегородки. По этой же причине не рекомендуется раздувать такой спай. В самом месте спая диаметр трубки будет соответствовать диаметру впаиваемой перегородки, т.е. трубка несколько сузится (образуется перехват) .
Впаивание пластинок с отверстиями по полю пластинки На державах оттягивают два отрезка трубки нужного диаметра. На одном из отрезков один конец несколько развертывают до небольшого превышения диаметра основной трубки. На втором отрезке, на одном из концов, делают плоское дно, диаметр которого также должен несколько превышать размеры основной трубки. В плоском дне с помощью вольфрамовой проволоки нужного диаметра прокалывают требуемое количество отверстий (рис. 62, з) . Затем развернутый конец первой заготовки и плоское дно разогревают и спаивают приемом простого спая трубки и заготовки, имеющей плоское дно (рис. 62, и) . Спай может быть раздут до диаметра исходных трубок (для этого в первоначальных заготовках диаметр развернутого раструба и плоского дна берут с некоторым превышением против диаметра исходных трубок). При этом отверстия на пластинке не могут расширяться против первоначального размера. Работа заканчивается отжигом изделия в асбестовом колпачке. Впаивание стеклянных перегородок некруглого сечения Если впаиваемая перегородка имеет некруглое сечение (квадрат или прямоугольник) , то хотя все приемы впаивания, описанные для круглых перегородок, и остаются в силе, нужно обратить особое внимание на тщательное пропаивание углов спая. Заканчивается работа отжигом изделия в горячей печи. Изготовление ложечного манометра В вакуумной технике иногда пользуются для измерения давлений так называемым ложечным манометром. Манометр представляет собой выдутую из стекла тонкостенную полую ложечку, на конце которой оттянута держава в виде иголки. Если давление внутри ложечки меняется, то тонкие стенки ложечки прогибаются и иголка претерпевает известное отклонение. В зависимости от величины изменения давления эти отклонения будут больше или меньше, поэтому можно проградуировать отклонения иголки манометра в единицах давления. Изготовляют ложечный манометр следующим приемом. На трубке в 6-7 мм диаметром раздувают тонкостенный шар диаметром в 40-50 мм. С одной стороны шар переходит в исходную трубку, с другой - имеет державу (будущую иглу манометра). Одно полушарие раздутого шара подвергается разогреванию до состояния, превосходящего начало размягчения стекла. Затем воздух, заполняющий шар, стеклодув всасывает в себя до образования ложечки. Зазор между стенками ложечки должен быть 2-3 мм. После того как ложечка получена, изделие переносят в пламя малой горелки, на которой устанавливается узкое и резкое пламя. Этим пламенем разрезают ложечку пополам, или на несколько частей, но не доводят при этом разрезы до конца. Таким путем удается повысить чувствительность манометра. Оттянутая держава служит стрелкой манометра. Изготовление стеклянной мембраны для мембранного манометра В последнее время в лабораториях, изучающих химические реакции в газах, получил большое распространение мембранный манометр. С помощью этого манометра
измеряют изменение давления в результате тех или иных химических реакций. Принцип измерения давления весьма прост. Тонкая стеклянная мембрана прогибается при изменении давления в системе, и этот прогиб передается на зеркальце, от которого отражается световой зайчик. Измеряя перемещение зайчика по шкале, можно удобно измерить изменение давления во времени. Мембранный манометр, в зависимости от толщины мембраны и тщательности настройки, перекрывает очень широкий интервал изменения давления от 0,01 мм ртутного столба до атмосферного давления. При этом в зависимости от области давлений, в которой производятся измерения, берут более или менее тонкую мембрану. Заказ на изготовление таких мембран был предъявлен автору в конце 1929 г. академиком Н. Н. Семеновым. Автор потратил несколько месяцев на попытки получить нужную мембрану, однако успеха достиг лишь в начале 1930 г., когда окончательно разработал методику выдувания мембран разной чувствительности. Рис. 63. Изготовление стеклянной мембраны для мембранного манометра.
Стеклянный мембранный манометр, помимо своей точности и малогабаритности, удобен еще и потому, что он исключает контакт химических веществ с различными манометрическими жидкостями (например, ртутью) в обычных манометрах. Выдувание стеклянной мембраны производится следующим образом. Берут два отрезка стеклянной трубки диаметром 7-8 мм и длиной по 150 мм. На одном из отрезков делают чистое плоское дно с ровной стенкой, диаметром несколько превышающее исходную трубку. Один из концов второго отрезка развертывают до размеров заготовленного плоского дна. На свободные концы обоих отрезков надевают резиновые трубки, соединенные через шарнирные приспособления с тройником для двустороннего дутья (рис. 63, а). Затем приемом простого спая соединяют плоское дно и развернутый конец, и место соединения сильно размягчают, причем путем размягчения, поддувания и осаживания стекло перемещается к перегородке (рис. 63, б) . После того как накоплено достаточное количество стекла, заготовку выносят из пламени и, правильно вращая ее, выдувают шарик, который по диаметральной плоскости оказывается разделенным тонкой стеклянной мембранной перегородкой (рис. 63, в). Теперь мембрана уже готова. Одно из полушарий отрезается разогретой палочкой и получается мембрана, представленная на рис. 63, г. Поверхность мембраны должна быть ровная, блестящая, без каких бы то ни было заливов и волнистостей. Она также не должна быть слишком тонкой. В то же время мембрана должна обладать достаточной чувствительностью. Большое значение имеет дутье в процессе выдувания шарика, когда формируется сама мембрана. Правильно осаженное и размягченное стекло вначале раздувают очень осторожно, затем, по мере затвердевания стекла, дутье усиливается и, наконец, в момент почти полного затвердевания стекла дуют в полную силу. В этот последний момент мембрана как бы натягивается. Неправильно выдутую мембрану исправить практически никогда не удается. Поэтому выдувать нужно с одного раза. Мембранный манометр в смонтированном виде (мембрана заключена в специальный колокол) представлен на рис. 63, д. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ Чаще всего отверстия изготовляются путем прокола разогретого стекла платиновыми и вольфрамовыми иголками (проволоками) нужного диаметра. Правда, в последнее время платиновой проволокой пользоваться практически перестали - ее заменили ничем ей не уступающей, но более дешевой вольфрамовой проволокой. Желательно иметь набор иголок (проволок) разного диаметра (от 0,1 до 7 мм) . Концы проволок должны быть заточены в острия на наждачном точиле. Вторые концы укрепляются в стеклянные трубки, которые служат рукоятками. Стеклянную трубку, на которой должны быть изготовлены отверстия, разогревают в пламени, но не до размягчения, а лишь до появления желтого пламени. Одновременно вольфрамовая проволока сильно раскаливается, и с ее помощью в разогретом стекле прокалывают отверстия. Во время прокола проволока вращается, а стекло находится возле пламени для подогрева. Так как температура проволоки намного выше температуры размягчения стекла, то в процессе прокола стекло в месте прокола раздается в стороны (выдавливается). Поэтому отверстие получается с утолщенными краями. Эти утолщения выходят как на внутреннюю, так и на наружную поверхности трубки и легко ощутимы на ощупь. После изготовления отверстия производится отжиг. Следует заметить, что смазывание иглы пастой из мела на воде предупреждает прилипание стекла к игле и делает прокол очень гладким. Таким приемом можно делать сколько угодно отверстий самых разнообразных диаметров, но нужно следить, чтобы в процессе прокалывания отверстий стекло не получило сильного размягчения, так как в этом случае оно прилипает к ме-
таллу, и отверстие будет испорчено или не получится вовсе. В частности, путем прокола вольфрамовой иглой можно делать отверстие в крановых пробках (рис. 64, е). Предварительно пробка должна быть разогрета в печи для отжига стекла. Не рекомендуется применять другие металлы, кроме платины и вольфрама, потому что при сильном разогревании других металлов на стекле после прокола отверстий останется окалина. Изделие получается некрасивым и возможно растрескивание . Однако весьма распространен также метод получения малых отверстий путем оттягивания в соответствующих местах размягченного пламенем стекла палочкой и последующего за этим отламывания оттяжек или продувания (рис. 64, а-д). а б б д Рис. 64. Изготовление отверстий в стекле горячим способом. Отверстия малого диаметра (меньше 0,1 мм) путем прокола изготовить уже не удается. В этих случаях поступают следующим образом. Медную проволоку, по диаметру соответствующую отверстию, которое желательно получить, впаивают в нужном месте. Само впаивание производится так. В нужном месте продувают небольшое отверстие и пинцетом вводят в это отверстие проволоку. Затем с помощью несильного пламени заплавляют отверстие, следя за тем, чтобы медь при этом не расплавилась. После того как проволока оказывается впаянной, изделие подвергается отжигу, а после остывания медь вытравливается (растворяется) соляной или азотной кислотой. Получается правильное отверстие нужного диаметра. Необходимо следить за тем, чтобы при впайке проволоки не получилось ее разрыва в стекле, так как в этом случае после вытравливания меди отверстие все же не получится. Аналогичным приемом пользуются для получения щелевидных отверстий, только впаивают при этом уже не медную проволоку, а фольгу нужной толщины. Для получения очень тонких отверстий (меньше 0,01 мм) пользуются платиновой вол- ластоновой нитью, которая вытравливается затем в царской водке.
Изготовление каналов, расположенных вдоль стеклянного цилиндра Вытягивают несколько не слишком толстостенных капиллярных трубок, которые нарезают кусками длиной по 50 мм. Эти куски укладывают внутрь стеклянной трубки большого диаметра, на которой затем оттягивают державы. Таким образом, отрезки капиллярных трубок оказываются как бы заключенными в стеклянный чехол. Затем начинают разогревать в широком пламени этот чехол, а следовательно, и заключенные в нем стеклянные отрезки. Разогревание продолжается до тех пор, пока отрезки трубок в чехле и сам чехол не спаяются (прилипнут) друг с другом. После этого заготовка подвергается сильному размягчению и вытягиванию. При этом получается трубка со многими (по желанию) внутренними каналами, расположенными по ее длине. Изготовление капилляра с очень малым внутренним диаметром Небольшой отрезок трубки на державах подвергается сильному размягчению. Стенки отрезка начнут быстро утолщаться ввиду уменьшения диаметра отрезка. Размягчение продолжается до тех пор, пока просвет не станет очень малым. Затем просвет запаивают с обеих сторон, сильно размягчают стекло и вытягивают капилляр с весьма малым внутренним диаметром. Эта операция оказывается возможной потому, что воздух, заключенный внутри размягчаемого отрезка трубки, не дает стенкам трубки садиться и заплавить отверстие. Отверстие в глухих крановых пробках Пробки помещают в муфельную печь, где нагревают до начала размягчения. Затем пробку вынимают пинцетом из печи и снизу к ней припаивают стеклянную палочку, которая служит рукояткой для удержания пробки при дальнейших операциях. Само прокалывание отверстия осуществляется точно так же, как уже было описано выше. Лучше прокалывать отверстие с обеих сторон попеременно. Стеклянная масса пробки все время поддерживается при температуре, близкой к соответствующей началу размягчения. После того как отверстие изготовлено, пробку снова помещают в горячую печь для отжига. Получающиеся отверстия не уступают по качеству просверленным, но времени на эту операцию затрачивается значительно меньше. Вмятины на стеклянных трубках Изготовляют их следующим приемом. Трубку разогревают до начала размягчения, затем переносят на узкое пламя и сильно разогревают в месте будущей вмятины. Самую вмятину осуществляют вольфрамовой проволокой. При этом проволоку раскалить нельзя, иначе к ней прилипнет стекло, и вмятина не получится. Работа заканчивается отжигом изделия. Таким способом делают вмятины в елочном дефлегматоре. (Продолжение следует)
Технологии УМНАЯ ТЕПЛИЦА К. Г. Малышевский Нужна ли нам на даче теплица? Вопрос непростой. В глубине души каждый из нас понимает, что, конечно, в теплице овощи должны расти лучше. Все видели теплицы китайцев, слышали о голландцах, о тепличных ананасах ко двору Его Императорского Величества Государя Всея Руси (это в Питере, в позапрошлом веке!), и тем не менее, в нашей дачной реальности все обстоит несколько иначе. Сколько раз мне приходилось слышать мнение, что от теплицы толку почти нет, одни только лишние расходы и хлопоты. Некоторые мои знакомые уже даже снесли свои теплицы, впрочем, и я сам однажды так поступил! Аргумент очень простой - урожай "на грядке" порой не меньше, а больше, и вкус плодов (особенно помидоров) лучше. Ну, созреют они в теплице на неделю раньше. Стоит ли из-за какой- то недели упираться?! К тому же в теплице растения чаще поражаются болезнями
и вредителями. Например, паутинный клещ и тля в жаркую погоду может уничтожить все листья огурцов и перцев в считанные дни. Так в чем же дело? Почему у кого-то теплицы приносят доход, урожай и радость , а нам достаются одни переживания и хлопоты? Давайте разберемся! Для чего нужна теплица? Дурацкий вопрос, скажете вы. Чтобы растениям было тепло! Это верно, но не совсем. А вернее, совсем не верно! Чтобы пояснить, что я имею в виду, позвольте краткий экскурс в школьный курс ботаники. Большинство наших овощей - тропические и субтропические растения. Чтобы они себя чувствовали комфортно, им нужно создать условия, в которых они росли у себя на родине. А это температура 25-35 градусов Цельсия, и влажность 70-100% (Такая погода бывает у нас в Сибири одну-две недели в году, да и то не каждый год!) . Солнечного света у нас даже больше, чем в тропиках - летом продолжительность светового дня достигает 17 часов, тогда как на экваторе - всего 12 часов. То есть главная задача теплицы - создать растениям наиболее благоприятные условия для жизни - по температуре и влажности воздуха. Рассмотрим температурный режим. Известно, что скорость роста растений пропорциональна температуре, и повышение температуры на каждые 10 градусов увеличивает скорость роста вдвое! А на 20 градусов - соответственно, вчетверо! Но часто мы забываем о том, что это правило действует только в зоне оптимума, а при чрезмерном повышении температуры (выше 40 градусов) наступает угнетение и затем гибель растения. Но это же и так всем известно! - скажете вы. Да. Известно. А известно ли вам, какие условия вы создаете своим любимцам в вашей теплице? Возьмите два термометра, а еще лучше четыре. В общем, чем больше, тем лучше. Один термометр наверняка у вас уже есть, там, где на него удобно смотреть - на уровне ваших глаз. А теперь поместите еще один термометр на уровне почвы, второй - под крышей теплицы, и если еще не надоело - между растений, и где еще хотите. И для сравнения - пара термометров "на улице", тоже на высоте около 1,5 ми на уровне почвы. Разумеется, что все они находятся в тени! А вот теперь мы можем узнать, что же дает нам наша теплица в течение суток, в солнечную погоду. Давайте наблюдать детально: • Утро, солнце еще не взошло. На всех термометрах почти одинаковые показания. Весной это 5-10 градусов, летом - 10°-15°. При такой температуре "тепличные" растения практически не растут, и от теплицы сейчас нет никакого толку. • Утро, первые лучи солнца попадают в теплицу. Температура в теплице начинает быстро повышаться, особенно в верхней ее части, и достигает 35 градусов . Это оптимум для растений. Это плюс. Вот теперь понятно, для чего нам теплица. Но! Перепад температур между почвой и воздухом внутри достигает 25-30 градусов, и "холодные" корни могут не успевать снабжать влагой "теплые" надземные части. Растения испытывают стресс - дефицит влаги. Это минус. На улице температура в это время тоже растет, правда, гораздо медленнее, но равномерно по вертикали. В целом сейчас растениям в теплице лучше, чем на улице. • День. Солнцепек. Жара внутри достигает 40-50 градусов, особенно в верхней части, где она может достигать 60° и более! Влажность воздуха резко
падает. Заботливые хозяева открывают все рамы и двери, но это помогает мало, а сквозняк уносит влагу, которой и так растениям не хватает! Сильнейший стресс! Такие условия обычно бывают не в тропиках, а в пустыне, и в такое время ваша теплица лучше всего подходит не для огурцов, а для кактусов! Листья и молодые побеги в массе теряют тургор (внутреннее давление в клетках), вянут и обжигаются, цветы и завязи опадают. Вредители (паутинный клещ, который любит жару и сухость!) блаженствуют. Отметим, что в это время "на улице" температура обычно не превышает 35° (а это оптимум!), и растения почти не страдают от жары. В такое время теплица, несомненно, приносит растениям больше вреда, чем пользы. Это минус. • Вечер. Температура внутри снизилась до 35° - 25°, влажность возросла. Растения поднялись, ожили. Поскольку все открыто настежь, температура почти равна наружной. В это время растения внутри и снаружи почти в равных условиях, если не считать пережитого стресса "тепличных", которые только приходят в себя. • Поздний вечер. Хозяева закрыли теплицу (если не забыли), на улице холодает, а "тепличным" еще пару часов можно подрасти, пока температура внутри не упадет до 10-15 градусов, когда рост практически прекращается. Это плюс. • Ночь. Температура внутри и снаружи отличается на 1-3 градуса, что почти не имеет значения, если, конечно, это не заморозки! Плюс весной и осенью. Снаружи выпадает роса, давая растениям источник влаги, "тепличным" остается надеяться на полив. Небольшой, но минус. Кстати, неотапливаемая теплица может защитить лишь от незначительных заморозков - до -3° -5°. Итак, сложив все плюсы и минусы, мы видим, почему в хорошую погоду в целом от теплицы мало пользы. В пасмурную погоду ситуация несколько лучше. Тепловая энергия Солнца, частично проникая через облака, все же нагревает теплицу, хотя и не так быстро. Зато - это существенный плюс - нет перегрева днем. Однако есть проблема - открывать или нет теплицу? Если открыть - температура сравняется с наружной, и эффект будет равен нулю. Не открывать - при первом же прояснении растения моментально сварятся! А это уже окончательный минус! Мы видим, что минусы почти уравновешивают плюсы, и поэтому теплица не дает того эффекта, которого мы от нее ждем. Что же делать? Получается, что для того, чтобы получить пользу от теплицы, нужно стоять рядом с ней днем и ночью, глядя на градусник, и без конца открывать и закрывать ее?! Вначале мы так и делаем. Потом, махнув рукой, просто открываем утром, и закрываем вечером - и имеем то, что имеем. Автоматика для теплиц Что же нам предлагает современная наука и техника? Конечно, за сотни лет существования теплиц в разных странах было много чего понапридумано. Для проветривания - форточки и фрамуги, для отопления - различные конструкции печей, котлов, и использования тепла гниющей органики. Современная промышленная теплица - это сложный организм, с множеством датчиков, отслеживающих температуру, влажность, освещенность, а также компьютерного центра управления, анализирующего поступающую информацию и подающего необходимые команды на исполнительные механизмы. В нужное время открываются фрамуги, жалюзи, включаются вентиляторы, увлажнители воздуха, полив и т.п.
Растениям постоянно обеспечиваются оптимальные условия для роста - и для высоких урожаев. Вот тут-то и проявляются высокие качества новых сортов и гибридов , созданных именно для этих условий. Но все эти компьютерные системы имеют существенный недостаток - они дороги, и поэтому практически не применимы на дачном участке. Однако армия садоводов-энтузиастов не желает сдаваться. В различных садоводческих и изобретательских изданиях описано множество устройств, позволяющих автоматизировать теплицу. Это, прежде всего автоматы для проветривания, которые оптимизируют температурный режим. Они также имеют свои достоинства и недостатки. Рассмотрим основные типы таких устройств: 1. Электрические. Состоят из вентилятора и термореле, включающего вентилятор при достижении заданной температуры воздуха. Достоинство - высокая чувствительность и удобная регулировка, а также неограниченная мощность. Недостаток - ненадежность, так как даже кратковременное (1-2 часа) отключение электроэнергии в жаркую погоду может оставить вас без урожая на весь сезон. 2. Биметаллические. Состоят из склепанных между собой пластин из двух металлов , или металла и пластика, имеющих разные коэффициенты теплового расширения. В результате нагрева пластина изгибается и открывает форточку, при охлаждении распрямляется и закрывает. Достоинство - работает автономно, а также недорого в изготовлении. Недостаток - небольшая мощность, т.е. может открыть и закрыть только небольшую, хорошо уравновешенную форточку без перекосов и разбухания, которой в теплице не бывает. В итоге - ненадежность (см. п.1). 3. Гидравлические. Основаны на свойстве жидкостей расширяться при нагревании. Представляют собой герметичную систему, заполненную легкокипящей жидкостью (фреоны) или другими жидкостями с высоким коэффициентом теплового расширения: водой, маслом, соляркой и т.п. В системе имеется гофрированная латунная трубка (сильфон), которая изменяет длину при заполнении жидкостью, или гидроцилиндр, имеющий выдвижной шток. Достоинство - автономность и несомненная высокая надежность системы вследствие простоты конструкции, а также очень большая мощность и долговечность. Недостаток - относительная дороговизна, из-за использования сложных технологий производства, что впрочем, вполне компенсируется высокими достоинствами. Общий же и основной недостаток всех этих систем - то, что я никогда не видел их ни в продаже, ни в теплицах у садоводов, а только в описаниях умников- новаторов. Изобретатели охотно делятся своими конструкциями и чертежами, однако после слов: "...приварить штуцер, Запрессовать сальник 4x27 мм, выточить шток и отшлифовать поверхность до 6-го класса чистоты..." любому нормальному человеку становится скучно и дальше он уже не читает. Потому что любому нормальному человеку ясно, что для этого надо иметь свой машиностроительный завод. А тем, у кого нет своего завода, надо искать, что попроще. Исходя из вышесказанного, я начал экспериментировать именно с гидравлическими автоматами, как наиболее надежными, используя готовые серийные детали и узлы. Первый мой вариант такого автомата-проветривателя имел вес около 100 кг, длину 5 метров, и обошелся мне около 2000 рублей, при том, что конструировал и собирал его я сам, применив подаренный хорошим человеком гидроцилиндр от шасси самолета. Правда, он показал себя на испытаниях прекрасно, с легкостью открывая металлическую раму площадью 5 квадратных метров. Впрочем, с та-
кой же легкостью он мог бы поднять и всю теплицу, так как усилие на штоке составляло 5 тонн. Он исправно трудится и по сей день, обслуживая теплицу площадью 56 кв. м. , не доставляя мне никаких хлопот, на удивление соседям. И в этом нет ничего странного; вспомните гидравлические домкраты, которые при собственном весе в несколько килограммов поднимают несколько тонн. Рис. 5 После успешных испытаний "монстра" я начал разрабатывать более дешевую и компактную конструкцию, чтобы она была доступна большинству садоводов. В итоге получился мини-вариант, который имеет вес около 3 кг и усилие на штоке около 100 кг (рис. 5) . Этого вполне достаточно, чтобы открывать стеклянную
раму площадью около 2 квадратных метров, или пленочную (пластиковую) около 5 кв. м., то есть проветривать теплицу площадью 10-20 квадратных метров. В более крупных теплицах можно просто сделать несколько таких фрамуг. Стоимость получилась приемлемая, учитывая долговечность. Посудите сами - срок его службы не менее 15-20 лет. Даже если стоимость принять в размере 1500 рублей и разнести эту сумму на 10 лет, он обойдется вам по 150 рублей в год. Посчитайте, сколько вы тратите бензина на лишние поездки на дачу весной, чтобы только открыть или закрыть теплицу? Такой автомат окупится за один сезон. Про стоимость Вашего времени и нервов я уже не говорю. Силы же этого автомата хватает еще и на включение полива, но об этом дальше . Конструкция теплицы Конструкций теплиц существует такое великое множество, что даже перечислить их весьма непросто. Это арочные и шатровые теплицы, одно- и двухскатные, пристенные , пленочные и стеклянные, поликарбонатные и т.д. и т.п. Кроме того, существуют разные типы теплиц, такие как зимние сады, оранжереи, теплицы временные, передвижные, парники и рассадники. Выбрать конструкцию теплицы - дело вкуса, каждый хозяин руководствуется своими соображениями. Часто мы исходим из тех возможностей, которыми располагаем - есть клочок свободного места и немного денег. У большинства из имеющихся в продаже готовых теплиц есть один существенный недостаток - их проектируют и изготавливают не те, кто ими пользуется. И соответственно, конструкция их приспособлена в первую очередь для удобства их производства, а не использования! В частности, фрамуги в них либо очень малы, либо вовсе отсутствуют, и в таком случае покупателю остается только каждый день открывать и закрывать пленку на крыше, либо дверь, если она имеется. Если мы строим теплицу сами, то можем сразу сконструировать ее так, чтобы она была удобна и для нас, и для растений. В чем же должен быть основной принцип конструкции теплицы? Как мы уже говорили, в теплице должно быть тепло, но не слишком. И конструкция теплицы в первую очередь должна быть функциональной, то есть выполнять ту функцию, для которой она предназначена: поддерживать оптимальную для роста растений температуру и влажность воздуха. Представьте себе, что Солнце - это очень мощная бесплатная печка, которая включается утром и выключается вечером каждый день. Она нагревает теплицу за считанные минуты. Это очень удобно, если бы не один недостаток. Эта печка греет очень хорошо, когда на улице и так жара, и может отключаться самопроизвольно в любое время, причем, как правило, в холодную погоду! Вот этот-то недостаток мы и должны скомпенсировать своей конструкцией. Первое. Необходимо обеспечить гарантированный отвод лишнего тепла. Это значит , что должны быть очень большие фрамуги - не менее четверти площади теплицы, и лучше на верхней части крыши, так как именно там собирается самый горячий воздух. В идеале температура воздуха внутри никогда не должна превышать 40 градусов. На самый интенсивный период работы нашей солнечной печки (июнь) лучше бы еще предусмотреть возможность притенения - штору из легкого материала (например, агротекс), которую можно накинуть поверх теплицы. Двери в это
время лучше не открывать, почему - к этому вопросу мы еще вернемся, когда будем обсуждать проблему плодородия почвы, полива и влажности воздуха. Второе. Надо сберечь тепло, когда оно нужнее всего - в холодную, пасмурную погоду. Вот тут не обойтись без автомата, который будет регулировать открывание фрамуг. Причем умного автомата, который при внезапном включении "печки" мог бы быстро и широко открыть все фрамуги, при небольшом нагреве приоткрыть их чуть-чуть, а при похолодании - закрыть. И быть при этом весьма надежным и безотказным. Здесь наилучшим выбором по соотношению цена-качество, несомненно, является гидравлический автомат (если у вас нет тещи-пенсионерки). Ему вы можете доверить свою теплицу, если вам нужно отлучиться на несколько дней, да даже и в вашем присутствии он будет следить за температурой лучше любой тещи, при этом не учить вас жить и не задавать лишних вопросов. Представьте, как приятно выглянуть в окно и сказать жене: "Смотри, какое солнышко сегодня теплое - вон уже и теплица открывается..." Почему не уживаются огурцы с помидорами? Всем известно, что эти овощи лучше не садить в одной теплице, и это справедливо . Дело тут не в закоренелой вражде. Просто помидорам требуется меньшая влажность воздуха, они легче переносят жару и недостаток влаги в почве. При повышенной влажности воздуха помидоры страдают от грибковых и бактериальных болезней, цветы не опыляются, урожай снижается, вкус плодов ухудшается. Поэтому в теплую погоду в теплице с помидорами желательно оставлять всегда открытой небольшую форточку, даже на ночь. Огурцы же, напротив, сильнее страдают при недостатке воздушной и почвенной влаги. Их большие листья испаряют очень много воды, и если влажность воздуха
невысока, корни просто не справляются, и листья вянут. Зато в теплице они чувствуют себя великолепно - энергично испаряя воду, они создают себе благоприятный микроклимат - почти 100-процентную влажность воздуха. Вот эта-то влажность и мешает жить помидорам. Если же мы начинаем сильнее проветривать теплицу, уже страдают огурцы. И поэтому лучше их разделить, чтобы предложить каждому наиболее подходящие для него условия. Такие же особенности есть и у других тепличных культур (перцев, баклажанов и т.п.), поэтому совмещать их можно только с учетом их "погодных" пристрастий. И конструкция теплицы должна отвечать конкретным потребностям каждого вида овощей в температуре, проветривании, поливе и уходе. То есть, "огуречник" и "перечник" должны быть теплыми и душными, влажными, а "помидорник" - жарким, но хорошо проветриваемым, например, пристенным. Расположение теплицы В этом вопросе, как и относительно конструкций теплиц, естественно, тоже нет единого мнения, но вариантов меньше, ибо, к счастью, сторон света всего четыре. Расположение восток-запад имеет своих горячих поклонников, особенно в Сибири, где почти всегда дефицит тепла, и теплица, обращенная длинной стороной и скатом крыши к югу, конечно, соберет больше солнечной энергии. Однако, на мой взгляд, это оправдано только весной, и подходит идеально для рассадника. Летнюю же теплицу лучше ориентировать, как и гряды, с юга на север, так она лучше просвечивается наиболее продуктивными утренними и вечерними лучами, а от полуденного палящего солнца растения будет легче притенить. Мое мнение подтверждает и расположение теплиц у китайцев, чей многотысячелетний опыт огородничества нельзя недооценить. У них рассадники также ориентированы с востока на запад, скатом к югу, а летние двускатные теплицы - с юга на север.
Проветривание Вы никогда не задумывались, для чего у вас в квартире форточки? То есть, я понимаю, что вы сейчас скажете. Но все же, ведь есть окна и дверь - почему же для проветривания квартиры нельзя просто немного приоткрыть их? Почему делаются дополнительные маленькие открывающиеся оконца? Ответ на этот вопрос очевиден для любого, кто пытался в холодную погоду проветрить комнату, открыв, например, балконную дверь. Сразу же вам сообщат ваши домочадцы - "закрой немедленно, детей простудишь, тянет по ногам!" Что же означает это выражение - "тянет по ногам"? А это означает, что поступающий снаружи воздух гораздо холоднее комнатного, поэтому течет по полу, не смешиваясь с теплым, создавая сильный перепад температуры (рис. 1). Это и есть сквозняк, то есть стресс, который и приводит к болезни. Кстати, не только детей - и растений тоже. Форточки и фрамуги в помещении всегда делаются в самой верхней части окна для того, чтобы поступающий снаружи холодный воздух, опускаясь вниз, успел смешаться и сравняться по температуре с комнатным. Даже если в новомодном пластиковом окне приоткрывается вся створка, то тоже в верхней ее части. Почему же для проветривания теплицы мы открываем двери, устраивая тот самый сквозняк? По-видимому, просто потому, что растения молчат и не жалуются. Дверь в теплице, как и в квартире, предназначена для того, чтобы в нее входить . И после этого надо ее закрыть и держать закрытой. А для проветривания устройте, пожалуйста, хорошие большие форточки или фрамуги - и тогда ваши питомцы будут всегда здоровы. Проветривание должно осуществляться без сквозняков, т.е. горячий воздух выходит вверх, смешиваясь с поступающим снаружи свежим воздухом, обмениваясь с ним влагой и теплом по принципу противотока (рис. 2).
Рис. 2 Полив Тут, казалось бы, спорить не о чем. Всем известно, что поливать следует вечером (или утром) теплой водой. В реальности - поливаем, когда есть время (и вода!), и теплой? - ну какую качают! Если есть емкость - это просто роскошь. Естественно, что теплица поливается в первую очередь и от души. То есть, пока не надоест. Конечно, существуют всякие там капельные поливы, но тоже в основном в описаниях умников-энтузиастов, которым больше делать нечего. Если вам нужно отлучиться на несколько дней, остается только уповать на соседей . При наличии автомата-проветривателя самое простое решение автоматизации полива напрашивается само собой. Достаточно поставить в теплице бочку с водой, проложить дырявый шланг, установить шаровый кран, и связать его прямой тягой с автоматической фрамугой. Если вы "зарядили" водой систему в дождливую погоду, она будет ждать. Когда выглянет солнце, фрамуга откроется, и ваша система выльет воду под растения. Фору в пару дней вы получили (рис. 3). Чтобы получить в свое распоряжение хотя бы неделю, придется все же устроить капельный полив. Впрочем, при наличии емкости достаточного размера ваша система капельного полива может действовать самостоятельно и дольше - хоть месяц! (а вы в это время едете купаться на море - представляете?!) До создания полностью самостоятельной умной теплицы осталось всего несколько завершающих штрихов. Напоследок еще пару слов о поливе. С точки зрения здравого смысла полив вреден. Да-да, не удивляйтесь. Полив - это резкое изменение влажности и температуры почвы, а полив с подкормкой - еще и рН и химического состава. Это стресс. Именно поэтому не рекомендуют поливать в жару, к тому же капли воды, попадая на листья, нарушают естественный процесс транспирации (испарения), что может вызвать ожоги. А избыточный полив - это размывание структуры почвы, вымывание растворенных питательных веществ в подпочву, нарушение микрофлоры и микрофау-
ны. Конечно, растению нужна влага для жизнедеятельности - это единственный способ транспортировки питательных веществ от корней к листьям, а испарение воды листьями спасает их от перегрева. Но если вы поможете листьям не перегреваться, а растению и почве не терять лишнюю влагу, потребность в воде сократится в несколько раз. Граждане огородники! Боритесь за сохранение влаги почвы - мульчируйте почву! Боритесь за сохранение влаги воздуха - не устраивайте сквозняков! И поливы - неизбежное зло - можно будет сократить до минимума! Капельный полив Нудное описание, читать только вдумчивым, делать - тем более! Что же такое капельный полив? О его достоинствах написано много. Это экономное расходование воды, сохранение и улучшение структуры почвы, экономия труда и времени хозяина, экономия роста корней и отсутствие водного голодания растения. Все это справедливо при правильном (умном) капельном поливе. Но есть и недостатки, о которых говорится мало, и поэтому они сводят на нет все достоинства. Итак, основной принцип. Вода подается постоянно, либо небольшими порциями, персонально под каждое растение. Почва при этом никогда не пересыхает, и растение располагает корни в зоне оптимальной влажности, "экономя" на выращивании глубоко проникающих корней. Вода всегда теплая, поскольку поступает медленно и успевает прогреваться в трубках. Поливальщику не нужно бегать с лейкой или шлангом, достаточно открыть кран. Растения никогда не испытывают дефицита влаги, почвенная микрофлора и фауна - тоже. Полная идиллия. В Объединенных Арабских Эмиратах, где таким способом поливают все, от петуний на клумбах до пальм на пляже, я наблюдал за работой этих систем. Рано утром индус-садовник открывает кран и идет на обход, прочищая засоренные фор-
сунки. Поскольку система работает от водопровода с высоким давлением, форсунки засоряются нечасто - одна из сотни. Но их на участке тысячи. Полив все, он отключает систему. Через пару часов снова включает, а в жаркую погоду вода течет постоянно. Собирают систему в следующем порядке. Сначала намечают план посадки, определив длину гряд и расстояния между растениями. Затем отрезают трубки нужной длины и соединяют их в систему. Желательно использовать непрозрачный материал (например, черный полиэтилен), чтобы внутри не росли водоросли. Трубкам лучше придать небольшой наклон, примерно 5 см на метр длины, укрепив их на колышках, и не делать их слишком длинными - не более 6-8 метров. Проделывают отверстия для капельниц (форсунок) в нужных местах и вставляют их в трубки. Поскольку вода подается медленно, достаточно трубок небольшого диаметра - 10-15 мм. В качестве форсунок можно использовать пластмассовые части медицинских капельниц (диаметр отверстия 1-2 мм). Включив воду, проверяют работоспособность системы, устраняют замеченные недостатки. Скорость вытекания воды из форсунок можно уравнять, изменяя наклон трубки. Чтобы удобнее было наблюдать за работой капельниц, всю систему лучше приподнять над почвой на 10 - 20 см. Только после этого высаживают растения напротив каждой капельницы, если растения некрупные, можно садить группами по несколько штук. После посадки всю поверхность почвы обязательно мульчируют слоем 3-5 см. В дачной практике существует главная проблема работы капельного полива, о которой обычно умалчивается: если мы подаем воду экономно, то есть медленно, то она вытекает только из первых отверстий, а до последних доходит плохо. Если же открыть воду сильно, то все форсунки работают, но тогда воды не напасешься, да и растениям столько не нужно. Решение этой проблемы довольно простое. Нужно подавать воду порциями. Дозатор (рис. 4) . Самый простой и надежный дозатор делается по унитазному принципу из пластиковой бутылки. Я использую 2-х литровые пивные бутылки. Бутылку подвешиваем кверху дном. В крышку плотно вставляем и продеваем кусок трубки диаметром 5-10 мм. Внутри бутылки эту трубку сгибаем петлей: изгиб - сверху, у дна, а конец - снизу, в горлышке, почти упираясь в крышку. Это и будет сифон. В дне бутылки (которое теперь сверху) протыкаем два отверстия: одно для подачи воды из бака, второе (узкую щель, чтобы не пролезли мошки) - для выхода воздуха (сапун). Воду из ёмкости нужно подавать очень медленно - ради этого вся конструкция, собственно, и придумана. Подаем воду через капилляр - тонкую трубочку диаметром 1-3 мм, для этого тоже удобно использовать медицинские капельницы. Работает дозатор очень просто: когда бутылка с сифоном набирается полная, вода через трубку-сифон быстро сбрасывается в систему полива, распределяясь по поливным трубкам. Если таковых несколько, понадобится еще одна бутылка - приемник- распределитель . В неё стекает вода из сифона. Понятно, что объем приёмника должен быть равен объему дозатора. Впрочем, даже если трубка для полива всего одна, с приемником-распределителем дозатор работает надежнее. Теперь рассчитываем скорость подачи воды на примере моей грядки. Засекаем время. Бутылка заполняется за 20 минут. Значит, в час подается 3 бутылки воды, т.е. 6 литров. Время полива - с 10 до 17 часов, итого 7 часов. 7 х 6 = 42
литра воды в день. На моей грядке растут 7 огурцов и 12 помидоров. Значит, каждому достанется в среднем по 2,2 литра. Чтобы уменьшить подачу воды, можно вставить внутрь верхней подающей трубочки "жиклер" - кусочек более тонкой трубки или изоляции от провода. Значит, бочки воды - 200л - хватит на 5 дней. В действительности даже несколько больше, так как при снижении уровня в бочке давление падает, и система начинает "экономить" воду. Чем меньше воды, тем экономнее расход. Опытным путем я определил, что на одно взрослое растение огурца вполне достаточно 1-2 литров "капельной" воды в день (при хорошо замульчированной почве) . Для помидоров и перцев норма вдвое меньше. Впрочем, умелому огороднику достаточно одного взгляда на растения, чтобы понять, достаточно ли им влаги. Если есть сомнения - потрогайте почву пальцем. Чтобы система работала надежно, важно помнить о недостатках. 1. Главный недостаток - необходимость постоянного контроля. Ибо если воды избыток, то сводятся на нет два первых пункта, то есть мы имеем перерасход воды и размывание почвы, а если в жаркую погоду на пару дней подача прекратится - избалованные корни, расположенные в основном в поверхностном (до этого всегда влажном!) слое почвы, просто погибнут. Возможно, вместе с будущим урожаем. Чтобы его устранить, желательно никогда не отлучаться из огорода. Или поставить на это дело тещу. Или поставить автоматический "солнечный" кран. Выбирайте сами. "Солнечный" кран - это, по сути, тот же автомат для проветривания, только
гидросистема приводит в действие не фрамугу, а кран для полива. То есть, когда тепло и солнце светит, огород поливается, а когда холодно или идет дождь - нет. 2. И второй, не менее существенный недостаток. Наша система работает не от водопровода с высоким давлением, а снабжается водой из бочки (бака) самотеком. Капельницы имеют маленькие отверстия, поэтому часто Засоряются. Прочистить их несложно - вынуть и продуть или промыть. Увеличить отверстия нельзя, потому что тогда вода будет распределяться неравномерно, а до последних форсунок может совсем не доходить. Чтобы вам не превратиться в индуса, непрерывно прочищающего капельницы, придется принять меры. Первая мера. Поставить фильтр на входе в систему - достаточно большого куска поролона, надетого на входной конец шланга в бочке. В случае засорения его легко снять и промыть. Вторая мера. Не давайте расти водорослям, которые тоже часто засоряют форсунки. Для этого надо лишить их света, закрыв бочку крышкой, а прозрачные части системы - фольгой. Третья мера. Все промежуточные емкости - дозатор, приемник-распределитель - должны быть плотно закрыты сверху, чтобы туда не лезли насекомые, которые тоже могут засорить форсунки. После принятых мер потребность в периодической прочистке хотя и сохраняется , но оставляет время и для других дачных дел. Но какое удовольствие наблюдать, как ваша система сама поливает ваш огород! Тепличная почва Это совершенно особый предмет. Даже в книгах по комнатному цветоводству говорится, что для цветов землю можно брать луговую, лесную, огородную, даже песок и керамзит, но только не тепличную! Потому что хуже неё ничего уже нет. И в самом деле, обратите внимание, что обычно в теплице, несмотря на все усилия, почва очень плотная и не слишком черная. И рекомендуется периодически ее менять(?!). А ведь это тонны земли! Куда ее деть и откуда ее взять?! Почему же мы не меняем почву в огороде, и что же такое ужасное происходит с ней в теплице? Попробуем подумать. Вспомните, что происходит в теплице в хорошую погоду. Солнышко светит, теплица греет. Поверхность почвы, как правило, вычищенная граблями до блеска (хоть в теплице-то можно поддерживать порядок!), быстро нагревается. Заботливые хозяева открывают двери и форточки. Ветерок уносит влагу с листьев, а также с "ограбленной" почвы. Верхний слой почвы пересыхает и перегревается, почвенная живность гибнет, корни страдают. Заботливые хозяева, увидев подвявшие листья овощей, стараются усилить проветривание, открыв двери с противоположных сторон, чтобы теплица "продувалась". (Там же духота - зайти невозможно!) Сквозняк приводит к еще большей потере влаги, растения "выпивают" остатки воды из почвы и вянут еще сильнее. Тогда наши заботливые хозяева кидаются поливать. Из лейки, из шланга, изо
всех сил. Растения немного оживают, а почве наносится смертельный удар. Температурный шок, скачки влажности, минеральные подкормки и постоянный смыв всего смываемого делают свое дело. Дождевые черви и другие почвенные обитатели уходят. В почве остаются только нерастворимые минеральные частицы - песок и комочки глины, которые склеиваются при высыхании. Как выражается моя мама - "земля, как дорога". К тому же крыша теплицы перекрывает единственный естественный источник органики - листовой опад. Сорняки и отмирающие листья тщательно вычищаются, а та органика, что когда-то была в почве, при повышенных температурах разлагается быстрее, чем на улице. И вдобавок многолетняя монокультура - а что же еще садить в теплице, кроме помидоров?! - дает "усталость" почвы. Действительно, хуже такой земли найти трудно. Что такое "хорошая земля"? Что же мы понимаем под этим? Прежде всего, хорошая земля должна быть плодородной, то есть обеспечивать растениям необходимое питание. Каждый человек может отличить хорошую землю от плохой на взгляд. Хорошая земля - пышная, легкая, черная. То есть в ней много неразложившейся органики, которая придает рыхлость, легкость почве, и разложившейся органики - гумуса, который и придает земле темный цвет. Гумус (от латинского humus - земля) - это продукт глубокого разложения растительных остатков, в основном целлюлозы и лигнина, представляющий собой смесь высокомолекулярных полимеров, таких как гумин, ульмин, гуминовые кислоты и фульвокислоты. Самое удивительное при этом, что сам гумус почти не содержит свободных питательных минеральных элементов, необходимых растениям. Но в черной земле растения прекрасно развиваются и не испытывают дефицита минерального питания. Даже водные вытяжки (растворы) гумуса являются мощным стимулятором роста. На этом факте была основана теория гумусного питания растений, которая впоследствии была признана ошибочной, и ее сменила теория минерального питания, так как было доказано, что растения могут усваивать только простые минеральные вещества в виде их водных растворов. Почему же растения, которые не питаются органикой, лучше растут на удобренных навозом и перегноем почвах? Ведь они усваивают только простые минеральные вещества в виде растворов их солей? Это кажущееся на первый взгляд парадоксальным утверждение в действительности объясняется очень просто. Известно, что растения можно выращивать на любом субстрате - песке, керамзите , опилках и т.п. поливая их раствором необходимых минеральных веществ, то есть на гидропонике, и даже вовсе без субстрата - на аэропонике, периодически орошая раствором корневую систему, находящуюся в воздухе. В этом случае гумус не требуется, но необходим тщательный контроль и внесение всех необходимых веществ. На этом основан, например, принцип Миттлайдера. Но: недостаток всего лишь одного из десятка микроэлементов способен свести на нет все ваши труды! И к тому же дорогие удобрения нужны килограммами. У минеральных удобрений есть еще один очень крупный изъян - их избыток гораздо опаснее их дефицита, поэтому нельзя внести их "впрок". При внесении их в почву, особенно в виде раствора, концентрация скачкообразно возрастает, а затем постепенно снижается. Чтобы поддерживать оптимум, в идеале надо давать удобрения в малых дозах при каждом поливе. Внесение при перекопке в почву гранулированных комплексных удобрений лишь частично решает проблему, так как
разные составляющие этих гранул имеют разную растворимость - очень быстро в почвенный раствор переходят азот и калий, и так же быстро вымываются, гораздо медленнее - фосфор. При высоких дозах кроме опасности сжечь растения, есть реальная опасность отравиться самим, особенно это касается азотных удобрений - при их избытке растения могут накапливать нитраты. А микроэлементы, например, медь, цинк, бор и другие - в концентрациях, превышающих предельно допустимые, вообще являются ядами! Как же гумус заменяет минеральные удобрения? А вот как. Если вы отнесете в агрохимическую лабораторию образец вашей земли и попросите определить, сколько в ней содержится питательных веществ, и чего в ней недостаточно, они проделают с ней следующее: зальют вашу землю водой, то есть сделают водную вытяжку, а потом определят содержание растворенных в воде элементов. То есть, определят содержание доступных (растениям) веществ. Остальные же вещества, которых в почве вполне достаточно, считаются недоступными. Так учит агрохимическая теория минерального питания растений, рожденная в позапрошлом веке, и сохранившаяся в неизменном виде, как мумия, до наших дней. В мертвом субстрате, таком, как песок или керамзит, так оно и есть. А в живой почве дело обстоит совсем иначе. Природная земля состоит из минеральной части, служащей ее каркасом, и органической, то есть живой, заполняющей этот каркас. И в ней постоянно идут сложные и многообразные химические процессы преобразования веществ, делающие их доступными для растений. Считается, что в большинстве почв растениям недостаточно азота, в то время как основная часть окружающего их воздуха - это как раз азот! И почвенная микрофлора делает его доступным. То же касается и фосфора, который всегда присутствует в нерастворимом виде, и многих других веществ. Крайне редко бывает, чтобы в живой природной почве действительно наблюдался дефицит какого- либо элемента. Черноземы, то есть темные почвы, богатые гумусом и органикой, очень обильно Заселены. Бактериями, водорослями, грибами, насекомыми и червями. И все они обеспечивают необходимое и постоянное поступление в почву продуктов своей жизнедеятельности - питательных веществ для растений. В каждом грамме почвы живет несколько миллиардов бактерий. А растения, в свою очередь, через корни выделяют органические вещества, подкармливая население ризосферы - зоны, окружающей корни. За миллионы лет совместной эволюции эти существа не могли не приспособиться к взаимным потребностям, так что ничего лишнего не остается - все потребляется. И высвобождение минеральных солей, перевод их в доступную для растений форму производится ежедневно, ежеминутно и ежесекундно, и эти соли тут же поглощаются растениями. То есть, живая почва кормит растения микроскопическими дозами, но непрерывно, как младенца из соски, поэтому в водной вытяжке из такой почвы и нет большого количества этих элементов в свободном виде. К тому же гумус обладает свойством образовывать комплексные соединения с ионами металлов. Это относительно непрочные химические соединения, обладающие ионообменными свойствами. То есть гумус может временно связывать питательные вещества, и при этом корни растений могут извлекать их. На таких почвах не нужно следить за их химическим составом - у растений всегда есть все необходимое, надо только вносить своевременно органику, а на-
селение дальше уже само разберется, что куда. К тому же органику можно вносить впрок, не опасаясь навредить, и хорошо обеспеченная биогумусом почва сохраняет плодородие годами! Именно поэтому легко даже на первый взгляд отличить хорошую землю от плохой - черный цвет свидетельствует о высоком содержании гумуса, а высокое содержание гумуса говорит о том, что в почве много производителей этого гумуса - потребителей органики. А если почва рыхлая и легкая, значит, есть еще неразло- жившаяся органика, и у этих потребителей еще есть запас еды. И соответственно, если почва еще черная, но уже уплотняется - надо срочно кормить ваше почвенное население, вносить органику, иначе земля скоро потеряет плодородие. А можно для повышения плодородия даже специально разводить это почвенное население! Ведь некоторые из этих существ уже одомашнены, и даже выведены породы. Как помочь помощникам? К сожалению, приходится иногда слышать такие высказывания: "А попробую-ка я калифорнийских червей (вариант: "Сияние") - Запущу в грядку, и погляжу потом, будет толк, или нет!"... Можно и не глядеть, не будет! А будет вывод, который сделала мартышка о пользе очков, ибо каждой вещью надо уметь пользоваться. Выращивание любых домашних животных требует соблюдения определенной технологии . Всем известно, что курицы получаются из яиц, а водка делается из пшеницы. Однако никому не приходит в голову бросить в огород пару яиц и горсть пшеницы, чтобы потом приехать через месяц и посмотреть, не выросла ли бутылка и курица-гриль на закуску. Между яйцом и курицей лежит солидная дистанция, заполненная последовательностью действий по уходу за цыпленком, составляющих технологию, и пропустив хотя бы одно из них, вы лишаетесь результата. В случае с курицей это очевидно для всех, однако, от биопрепаратов почему-то многие ожидают чуда, и притом немедленно. Например, чтобы вырастить помидор, надо вначале подготовить грядку, и еще задолго до этого вырастить рассаду, а предварительно позаботиться о земле для рассады, семенах и т.д. Также и черви, и бактерии требуют определенной технологии их выращивания, подготовки субстрата, и только обеспечив ваших питомцев надлежащими условиями и уходом, вы можете рассчитывать на результат. Как это делать, подробно описано в соответствующих руководствах и инструкциях , вам лишь нужно вдумчиво прочитать, и понять, каковы их биологические особенности и потребности. А заботу о них они вернут вам сторицей - заботой о ваших овощах, плодах и ягодах, то есть, в конечном счете, о вас и вашей семье . Ритуалы Как пишет в своих книгах "Умный огород", "Умный сад" Н.И. Курдюмов, горячим поклонником которого я являюсь, в садоводстве полно ритуалов. Ритуалы - это обязательные действия, над смыслом которых мы обычно не задумываемся, а делаем потому, что "так надо", или потому, что все так делают. Это, например, сгребание и сжигание листьев и сухой травы, побелка деревьев
весной, регулярная весенняя обрезка деревьев и кустарников, перекопка земли дважды в год, и т.д. В отношении теплицы ритуалы проявляются особенно сильно, хотя бы потому, что сама теплица является ритуальным сооружением. Подумайте сами - пользы почти не приносит, хлопот масса, денег куча, зачем она нужна?! Потому, что у всех есть - и нам надо! И открывание ее утром и закрывание вечером - тоже ритуал! (с ритуальным "сквознячком" - двумя дверями или форточками с противоположных сторон!) И обязательный полив вечером - тоже ритуал! И прополка и рыхление - ритуал! И ритуальные сетования на плохой урожай... Долой опиум для народа! Что же я предлагаю вместо ритуалов? Здравый смысл. Долой работу ради работы, всеобщей занятости и порабощения всей семьи! Давайте строить теплицу, исходя из нужд растений, и проветривать так, чтобы было хорошо им, а не нам. Поливать так, чтобы не губить почву, укрывать ее от солнца и ветра, беречь почвенную живность и кормить ее органикой. И прежде, чем кидаться что-нибудь делать, вначале сесть и хорошенько подумать, чего мы хотим добиться своими действиями. А потом соотнести свои усилия с предполагаемым результатом. Вероятно, у многих читателей возникло желание сделать все "по уму", а для этого все "разрушить до основанья, а затем..." - Не надо. Я специально не заострял внимания на преимуществах той или иной конструкции теплиц, так как искренне убежден, что дело не в конструкции. Любую конструкцию можно опорочить неправильной эксплуатацией. Как вашу теплицу "довести до ума"? Надо вставить ей мозги, как это сделал Великий и Ужасный Гудвин Страшиле Мудрому в известной книге "Волшебник Изумрудного Города". И если даже соломенному чучелу это помогло стать мэром, вашей теплице успех гарантирован. Ведь ей всего-то нужно научиться выращивать овощи. Любой теплице можно помочь, почти не перестраивая ее. Первое и самое главное, что нужно сделать - обеспечить гарантированное хорошее проветривание в жаркую погоду. Для этого нужно сделать легкую раму из реек по размеру части крыши, обтянув ее пленкой, лучше армированной, и укрепить ее на шарнирах поверх существующей крыши. Вместо шарниров можно использовать куски резины или армированной пленки. Размер рамы должен составлять не менее четверти площади крыши. После этого остается только убрать остекление (пленку) под рамой и установить автомат для открывания этой рамы. И, если хотите - "солнечный" кран для полива. И капельную систему, чтобы больше не думать о поливе. И замульчировать почву, чтобы больше никогда не полоть и не рыхлить. И вообще, чтобы заходить в теплицу только за урожаем!
Личным примером! Один хороший пример лучше тысячи умных объяснений - говорили древние мудрецы . Итак, возьмем для примера мою тепличку для перцев. Конструкция Я выбрал двускатную конструкцию из деревянных реек - самое простое для самодеятельных строителей решение. Высота - 1м, длина - Зм, ширина - 1,2м. Боковые стенки и торцы обтянуты пленкой, крыша тоже. Обе половинки крыши открываются вверх на шарнирах для обслуживания и сбора урожая. Проветривание На одной из половинок установлен автомат, открывающий ее в теплую погоду. Таким образом, в жару половина крыши открыта настежь, и это гарантирует растения от перегрева. В остальное время автомат приоткрывает крышку по мере необходимости, обеспечивая умеренно теплый и влажный климат внутри. Полив Полив осуществляется автоматически с помощью "солнечного крана". Рядом с "перечником" я поставил бочку, от которой идет шланг к крану. Кран прикрепил к вертикальной стойке в центре, на которой стоит и автомат- проветриватель. Ручку крана связал жесткой тягой (деревянная рейка) с открывающейся частью крыши. То есть, когда солнце начинает пригревать, рама открывается и включает систему полива (рис. 3). Из крана вода поступает в бутылку-дозатор, а из нее порциями в трубки капельной системы. Трубки уложены в два ряда, по 5 капельниц с каждой стороны, итого - 10 капельниц. Из каждой капельницы поливаются 2 соседних растения - всего 20 штук. Эта маленькая тепличка полностью обеспечивает потребности нашей большой семьи в перцах, причем превосходного качества, с июня по октябрь. Моя задача - только иногда пополнять бочку, как правило, не чаще 1 раза в неделю. Почва Почва - почти чистый перегной (биогумус, компост собственного изготовления) , с небольшим количеством земли. Дополнительно сверху укрыта слоем полуперегнившей органики, толщиной 5-10 см, и заселена культурой калифорнийских червей. Такая почва не требует дополнительных минеральных подкормок, а также рыхления, и почти не требует прополки. Химия Удобрением почвы у меня занимаются черви, поэтому дополнительно удобрять минеральными солями нет необходимости. Правда, пару раз за лето я поливаю очень жидким раствором комплексного удобрения с микроэлементами (0,1 г/л) - на всякий случай. Поскольку растения находятся в оптимальных для них условиях температуры, и, главное, влажности воздуха, они растут сильными и хорошо сопротивляются болезням и вредителям. Обычно мне не требуется никаких обработок инсектицидами.
Мораль Такую же теплицу можно построить для любых овощей, изменив размеры в соответствии с их "ростом" и вашими потребностями. Контейнерный метод Это способ выращивания рассады овощей, позволяющий получить урожай на месяц раньше обычного, и помогающий избежать эффекта "усталости почвы" и необходимости замены почвы при многолетней монокультуре - например, в теплице, предназначенной традиционно для помидоров или огурцов. Суть его в следующем. Основная проблема при выращивании рассады - теснота. Поэтому растения получаются худыми, бледными, длинными, и сильно страдают при пересадке. Цветы и завязи, которые уже образовались к этому времени, обычно осыпаются или вырастают недоразвитыми. К тому же наша жадность не позволяет посадить столько рассады, сколько помещают наши подоконники, всегда почему-то получается вдвое больше. А уничтожить лишнее рука не поднимается. Причем эта проблема всегда возникает внезапно, когда уже почти пришло время высаживать рассаду, но что-то мешает - то угроза заморозков, то нехватка времени - а в эту пору наступают первые жаркие дни, и тут-то рассада, как назло, и начинает расти и тянуться не по дням, а по часам. А ведь корень проблемы в том, что мы смешиваем две разные задачи - хотим получить урожай одновременно и пораньше, и побольше! И в итоге часто получаем результат из поговорки о двух зайцах. Чтобы добиться успеха, надо зайцев разделить. Так вот, мы разделяем всю рассаду на два этапа - раннюю и позднюю. "Ранней" нужно очень мало, например, 4 штуки перцев и 6 помидоров. Чтобы удивить соседей, этого вполне достаточно. Высеваем рано, еще в феврале, и за-
тем пикируем каждое растение в отдельный горшочек объемом не менее 1 литра, отобрав самые сильные. Они растут свободно, поэтому не желтеют и не перетягиваются . "Позднюю" рассаду сеем через месяц после ранней, и выращиваем, как обычно. Она будет обеспечивать желаемую "массовость" в огороде, не занимая при этом много места и не перетягиваясь. В мае, когда "ранняя" уже вовсю цветет, пересаживаем (переваливаем, не повреждая корней) ее в контейнеры - ящики из-под мандаринов, лучше пластмассовые, по 2 штуки в ящик, по противоположным углам. Таким образом, у вас получится 5 ящиков. Пластмассовые ящики удобны еще и тем, что по углам у них есть отверстия, куда можно вставить рейки для подвязки растений. Контейнеры нужно заполнить перегноем или биогумусом. Эти контейнеры можно выставить на балкон, а лучше вывезти в теплицу. При резких похолоданиях, которые и в июне у нас в Сибири не редкость, их можно спасти, занеся в помещение, или переставив в парник и хорошо укрыв. Преимущество в том, что уже с мая растения развивают постоянную корневую систему, которая не будет больше повреждаться пересадками. Кроме того, вы можете выращивать одни и те же овощи на постоянном месте, не опасаясь "усталости" земли, так как почва будет ежегодно обновляться. После того, как минует угроза последних серьезных заморозков, контейнеры можно установить на постоянное место, и присыпать сверху и с боков перегноем. Подчеркиваю - не пересаживать , а просто поставить на грядку вместе с ящиком! Корни прорастут сквозь решетчатое дно, а растения не затормозятся в росте ни на один день. В прошлом году первые съедобные перцы (в теплице) мы получили уже в конце мая. Таким способом можно вырастить и ранние огурцы, но сеять их, понятно, надо попозже. Огурцов вполне достаточно 2-4 штуки, то есть 1-2 ящика. Я убедился, что выращенные таким образом растения дают не только ранний, но и очень обильный урожай; и в принципе, можно отказаться от выращивания "обычной" рассады, или, во всяком случае, значительно уменьшить ее количество. Например, 12 штук помидоров индетерминантных сортов, выращенных в несколько стволов, в открытом грунте, обильно плодоносили с июня до октября и полностью обеспечили нашу потребность в помидорах. Заключение Уважаемые коллеги-садоводы! Искренне желаю вам успеха во всех ваших разумных начинаниях. Я постарался максимально доходчиво рассказать о найденных и придуманных мной устройствах и методах, облегчающих дачный труд. Я счастлив добавить крупинку добытых мною знаний в общую копилку умных способов жизни с растениями. Потому я буду очень благодарен за любые отзывы и замечания, а также готов обсудить любой положительный опыт эксплуатации подобных систем. С удовольствием изготовлю и вышлю вам автомат, по образцу тех, коими сам давно пользуюсь. Прошу ваши заявки на "мозги для теплицы", отзывы и пожелания направлять по адресу: 660036 г. Красноярск, Академгородок, а/я 26789, клуб "ЛЕТО", Малышевскому К.Г. E-mail: mr costa@mail.ru
Технологии ХИМИЯ В САДУ Л.А.Петров Продуктивность плодоносящего сада зависит от рационального применения продуктов химии. К большому сожалению, многие садоводы, особенно начинающие, напуганы химией. Со страниц печати им грозят разными напастями: здесь и ядохимикаты, и нитриты, и нитраты, и многое другое. Это действительно может испугать неискушенных людей. Давайте разберемся, а как можно при рациональном использовании удобрений, исключая все вредные для здоровья человека ядохимикаты, сделать сад продуктивным, т.е. иметь от него достаточно много экологической продукции. Для этого надо осуществить комплекс мероприятий. В него входят: подбор сортов садовых культур и агротехника, химические, биологические, народные и механические средства борьбы с вредителями и болезнями сада.
Подбор сортов и агротехника При выборе посадочного материала особое внимание надо уделать районированным сортам. Из них предпочтение отдается наиболее морозостойким. Известно, что даже слегка подмерзшие деревья и кустарники поражаются вредителями и болезнями в большей степени, чем хорошо перезимовавшие. Для посадки надо выбирать не только урожайные сорта, но и устойчивые к поражениям вредителями и болезнями. Агротехнические мероприятия — важный способ борьбы с вредителями и болезнями сада. Вот, казалось бы, такой незначительный вопрос, как посадка яблонь на участке. Какое количество яблонь надо иметь для семьи в 5—7 человек? Оказывается, разумно (на участке в 6 соток, где есть еще огород, ягодники и др.) посадить их 6—8: 2 — летних сортов, 2 — осенних, 2 — 4 — зимних (последняя цифра зависит от того, есть ли у вас зимнее хранилище). При правильном уходе за таким количеством яблонь, умеренном расходе удобрений, правильном световом режиме с них можно получить урожай, больше чем с загущенной посадки 12 — 15 яблонь. Еще немаловажное замечание. При загущенной посадке яблонь и других культур они в большей степени повреждаются вредителями и болезнями. Почти все яблони культурных сортов самобесплодны, т.е. они не могут самоопыляться и давать плоды. Они требуют опыления другими сортами. Об этом хорошо рассказано в книге В.И.Майоровой «Яблоневый сад» (Л., 1990) . Вот еще один пример (для средней полосы). Если землянику ранней весной накрыть пленкой, можно получить урожай ягод на полторы-две недели раньше. Если этого не делать, то урожай совпадает с летними (июль) дождями и большая часть ягод пропадет от серой гнили. При планировании сада надо помнить, что, например, груши лучше посадить подальше от яблонь. У них общие вредители и болезни. Нельзя сажать рядом малину и землянику. Землянично-малинный долгоносик, повредив бутоны земляники, переходит на малину. Смородинная стеклянница может повреждать одновременно черную и красную смородину, а также крыжовник. Вблизи земляники нежелательно сажать астры, петунью, левкои. На тех и других хорошо уживается опасный вредитель — прозрачный клещ. Необходимо разнести посадки смородины, крыжовника и флоксов. На последних часто наблюдается бурное развитие мучнистой росы, которая может повредить смородину и крыжовник. Нежелательно рядом с садом иметь такие деревья, как ивы, — рассадники ивовой щитовки, которая особенно поражает смородину. Важной частью агротехнических мероприятий является подкормка и полив садовых культур. Всегда «сытые» и политые растения лучше противостоят вредителям и болезням. Основное правило внесения удобрений: количество их должно быть в строгом соответствии с научными рекомендациями. Это правило должно быть строго соблюдено в отношении азотных удобрений, тогда можно забыть о пресловутых нитратах и нитритах! А что это такое — нитраты и нитриты садовод должен знать. При внесении нормы азотных удобрений растения потребляют из почвы азот в нитратной форме (NO3) . Он вступает во взаимодействие с углеводами и полностью восстанавливается до аминокислот, а затем до белков. То есть если растение получило рекомендуемые нормы азотных удобрений, то оно имеет оптимальную урожайность и повышенные вкусовые показатели. При чрезмерном внесении азотных удобрений (это касается и внесения навоза!)
растение не может переработать их в аминокислоты, а затем в белки. Часть азота накапливается в растении в минеральной форме — нитратной. Нитратный азот нетоксичен для человека, но в организме он превращается в нитритный азот (NO2) , который и обладает токсичным действием на организм человека . Наиболее подвержен действию нитратного азота организм ребенка. Это объясняется тем, что в его организме переход из нитратной формы в нитритную проходит быстро и наиболее полно. При покупке удобрений вам может помочь знакомство с таблицей 1. В ней приведены простые удобрения, состоящие из одного реагента. Обратите внимание на правую колонку, где указано кислотное или щелочное действие удобрений. Если у вас на участке почва кислая, естественно, желательно применять удобрения с щелочной реакцией, и наоборот. В таблице 1 дано понятие «действующее вещество (д.в.)». Для азотных удобрений это азот (N) , для фосфорных — кислотный остаток Р2О5, для калийных - окись калия К20. В таблице 2 приведен состав сложных удобрений, имеющихся в продаже. Рассмотрим теперь вопрос о количестве вносимых удобрений. Оптимальные дозы удобрений зависят от обеспеченности почвы элементами питания. Поэтому здесь будут приведены средние цифры внесения удобрений. Если же почва содержит небольшое количество элементов питания, то дозы увеличивают в два раза. В таблице 3 даны среднегодовые нормы внесения минеральных и органических удобрений при совместном их внесении в молодых садах из расчета на одно дерево. Таблица 1 Наименование удобрения Содержание д.в., % Реакция Азотные Аммиачная селитра 35 Подкисляет слабо Натриевая селитра 15 - 16 Подщелачивает Кальциевая селитра 13 - 15,5 Щелочная Хлористый аммоний 24-25 Применять только осенью Мочевина 46 Подкисляет слабо Сульфат аммония 16 Подкисляет сильно Известково-аммиачная 20 Содержит 4 0—5 0 % углекислой селитра извести Цианомид кальция 20 - 22 Содержит до 28 % извести Сульфат аммония 20 Подкисляет сильно Фосфорные Суперфосфат: простой 14 ,5 Подщелачивает гранулиров анный 20 - 22 Подщелачивает двойной 36-52 Подщелачивает Преципитат 25 - 35 Подщелачивает Фосфоритная мука 19 - 25 Подщелачивает Томасшлак 14 - 20 Щелочная Фосфатшлак 14 - 20 Сильнощелочная Костная мука 29 - 34 Подщелачивает Калийные Калий хлористый 50 - 60 Подкисляет сильно Калийные соли 30 - 40 Подкисляет сильно Калий сернокислый 45-52 Подкисляет Поташ 57-64 Подкисляет
Таблица 2 Наименование N,% Р205, % К20,% Аммонитрофос 14 - 17 14 - 18 — Аммофос из апатита 11 - 12 47 - 50 — Аммофос из фосфорита 11 41 — Аммофоска 12 11 - 16 20 - 45 Диаммонитрофоска 18 18 18 Диаммофос 21 52 — Калий-аммоний фосфат 5 50 22,5 Калийная селитра 13,5 — 46 Нитроаммофоска 17 17 17 Нитрофос 14 24 — Нитрофоска 16 - 17 16 - 17 16 - 17 Огородная смесь 6 9 9 Плодово-ягодная смесь 6 9,6 7,5 Фосфоазотит 3 - 3,5 12 — В таблице 3 даны нормы внесения удобрений под яблони, на которых не будет урожая. При появлении завязей можно приблизительно прикинуть, какой урожай даст каждая яблоня. Для таких яблонь количество удобрений надо увеличить в зависимости от предполагаемого урожая (таблица 4). Излишек удобрений (согласно таблице 4) вносят под плодоносящие яблони в три приема. При наращении урожая (завязь с пятикопеечную монету) вносят: 34% азотных удобрений, 45 — фосфорных и 50% калийных. В период полного плодоношения вносят: 33% азотных, 35 — фосфорных и 30% калийных. И, наконец, в период снижения урожая вносят: 33% азотных удобрений и по 20% фосфорных и калийных. Таблица 3 Год после посадки Диаметр приствольного круга, м N, г Р205, г К20, г Навоз, кг 1-2 1,5 - 2,0 12 - 15 15--18 12 - 15 10 - 15 3-4 2,5 20 - 25 25 - 30 20 - 25 15 - 20 5-6 3,0 35 - 40 35 - 40 30 - 35 20 - 30 7-8 3,5 40 - 50 50 - 60 40 - 50 30 - 40 9-10 4,5 50 - 60 60-75 50 - 60 40 - 50 Таблица 4 Предполагаемый урожай на одно дерево, кг 0 25 50 100 200 250 Необходимо внести N 1 1,05 1,5 2,0 3,2 3,7 Необходимо внести Р2О5 1 1,02 1,3 1,65 2,2 2,5 Необходимо внести К20 1 1,05 1,5 2,0 2,8 3,3 Калийные и фосфорные удобрения вносят в глубину (заделка в траншеи, внесение с помощью гидробура или в скважины). В молодом саду необходимо учитывать удобрения, вносимые в посадочные ямы. Если удобрения в этом случае внесены по норме, то азотные удобрения начинают вносить только через год, а калийные и фосфорные — через 3 года. Под кустарники и землянику удобрения вносят согласно таблице 5.
Таблица 5 Культура N Р205 К20 Примечания Крыжовник на один куст, г 20 - 25 20 - 25 35 - 50 Азотные удобрения вносят весной, фосфорные и калийные — осенью Черная смородина на один куст, г 20 - 25 20 20 Тоже Красная и белая смородина на один куст, г 40 - 50 40 35 - 40 Тоже Малина на 1м, г 4-5 4 5 2/3 ранней весной, остальное до 1-й половины июня Земляника на 1м, г 10 7 4 На 2-й год жизни, после сбора урожая Говоря об удобрениях, нельзя пройти мимо такого вопроса, как обеспечение растений микроэлементами. Это очень важный вопрос, так как иногда отсутствие в почве тех или иных микроэлементов приводит к голоданию растений. А последнее часто похоже на болезнь. Садовод борется с той или иной болезнью, а результата нет! Известно, например, что на плодовые деревья сильно влияет наличие в почве таких микроэлементов, как цинк и бор. Смородина красная и черная, крыжовник и земляника редко страдают от отсутствия марганца, а состояние плодовых деревьев сильно от него зависит. Рассмотрим некоторые виды голодания растений. Марганцевое голодание Чаще всего происходит при сильном известковании почвы. На верхних листочках появляется пятнистость (светлые, серые, красноватые пятна). При сильном голодании листья могут опасть. Кальциевое голодание Бывает, как правило, на кислых почвах. На верхних листочках появляется пятнистость , листья отмирают, верхушки побегов гибнут, отмирают корни. Магниевое голодание Обычно бывает на легких песчаных почвах. Нижние (старые) листья яблони желтеют , жилки зеленые. Опадают листья и плоды. Значительно чувствительна к недостатку магния вишня. Бурые пятна, листья желтеют, опадают. У малины при магниевом голодании нижние листья желтеют (оттенок красный), опадают. У черной смородины — красные пятна на нижних листьях. Затем они буреют, края листьев загибаются книзу, впоследствии опадают. Борное голодание Верхние листья у яблони мельчают, скручиваются, опадают. Верхушки деревьев оголяются. Плоды уродливые с подкожными бурыми пятнами. Быстро загнивают. Цинковое голодание Розеточность листьев — пучки мелких листьев на верхушках укороченных побе-
гов. Листья с пятнами желтого цвета, со временем буреют. Плоды мелкие, уродливые . Медное голодание Бывает обычно на торфяных почвах в жаркую, сухую погоду. Останавливается прирост, отрастают новые побеги. У вишни образуются «ведьмины метлы». У черной смородины верхние листья бледно-зеленые, пестрые. Железное голодание Известковый хлороз у верхних листьев: на желтом фоне листа зеленые жилки. Может наступить отмирание побегов. Деревья перестают плодоносить. Меры борьбы с голоданиями — внесение микроудобрений вместе с основными (в продаже бывают основные удобрения с микроэлементами). Эффективные меры борьбы — некорневые подкормки деревьев и кустарников (таблица 6). Надо отметить, что древесная зола, кроме кальция (до 20%), калия и фосфора (в небольших количествах), содержит еще магний и марганец. Нормы расхода растворов микроэлементов: на одно молодое дерево — 1—1,5 л, на плодоносящее дерево — 5—7 л, на один куст смородины или крыжовника — 1—1,5 л, на 10 кустов малины — 2—2,5л. Таблица 6 Микроэлемент Химикат Концентрация, % по массе Бор Борная кислота 0,2 Железо Железный купорос 0,5 Кальций Зола древесная 3,0 Магний Сульфат магния 0,15 Марганец Сернокислый марганец 0,2 Медь Медный купорос 0,2 Цинк Сульфат цинка 0,05 - 0,01 Химические меры борьбы с вредителями и болезнями Среди широкого ассортимента химических средств борьбы с вредителями и болезнями сада имеется группа химикатов, которая почти не оказывает никакого действия на организм человека (попадая в него с фруктами и ягодами) . В то же время они являются довольно эффективными препаратами, и обойтись без них невозможно . Из химикатов можно употреблять безбоязненно: серный цвет, коллоидную серу, медный и железный купорос, кальцинированную соду, хлорокись меди, известь и некоторые их комбинации. К последним относятся бордоская жидкость (медный купорос с негашеной известью), бургунская жидкость (медный купорос с кальцинированной содой), жидкость для «голубого» опрыскивания (медный купорос с известью-пушонкой) . О применении химикатов будет сказано ниже.
Биологические методы борьбы с вредителями и болезнями В настоящее время биологические методы борьбы с вредителями и болезнями являются самыми экологическими. Препараты, предлагаемые в продаже, если их применять в рекомендуемых концентрациях (они указаны на упаковках), безвредны для растений, человека и теплокровных животных, паразитических и хищных насекомых (которые уничтожают вредителей сада), пчел. Биологические препараты можно применять в любую фазу развития растений (кроме цветения), но не позднее , чем за 5 дней до уборки урожая. Ограничений тут два: температура воздуха не менее 20°С и дождливая погода (препарат смоет). Все биологические препараты в сухую погоду не теряют своего действия до 20 дней. Они действуют на всех листогрызущих гусениц, листоверток, молей, пильщиков , крыжовниковую огневку, пядениц, плодожорок, колорадского жука и др. Практика применения показывает, что на следующий год вредителей, на которых воздействовали биологическими препаратами, или совсем нет, или их очень мало. Наиболее известные биологические препараты: биотрол, битоксибациллин, бове- рин, дендробациллин, инсектин, лепидоцид, энтобактерин. Хранятся биологические препараты 2 года в сухом и прохладном помещении в плотной упаковке. Народные средства борьбы с вредителями и болезнями У каждого начинающего садовода возникал вопрос: а как наши предки в борьбе с вредителями и болезнями сада обходились без современных средств? Ведь и в прошлом этих вредителей и болезней было не меньше, чем сейчас. Они пользовались растительными и некоторыми другими средствами. В таблице 7 приведены некоторые из них. Таблица 7 Наименование Что используют Состав Против чего используют Аконит ++ 1 кг сс, 15 л воды, 2 сут Тли, клещи, гусеницы Бархотцы + 1,5 кг сс, 10 л воды, 2 сут Тли зелена черная кг сс, 10 л воды, 12 ч Гли, клещи, гусеницы Эолиголов пятнистый 1 кг з, изм., 15 л воды, 1 сут Молодые гусеницы, личинки жуков и пильщиков Горчица Порошок 30—50 г, 10 л воды, 1—2 ч Гусеницы, личинки жуков и пильщиков Дельфиниум + 1,5 кг сс, 10 л воды, 2 сут Моли, личинки листогрызущих Дурман обыкновенный ++ 1 кг сс (2 кг з), 10 л воды, 12 ч Тли, медяница, паутинный клещ Зола древесная Порошок 300—350 г, 2л воды, кипятить 5 мин, долить до 10 л Против всех вредителей Картофель + 1,5 кг з (0,6 кг сс), 10 л т воды, 3 ч Тли, медяница, клещи
Лук Шелуха 200 г, 10 л т воды, 5 сут Тли, гусеницы, паутинный клещ, медяница, плодожорки Навоз перепревший — 3 кг, 10 л воды, 3 сут Грибковые болезни Ноготки Семена 200 г, 10 л воды, 2 сут Клещи, нематоды Одуванчик ++ 350 г з, изм., 10 л воды, 3 ч Тли, клещи, медяница , мелкие гусеницы Перец горький Порошок 5 г стручков (10 г порошка), 10 л воды, 4 ч Тли, гусеницы, личинки вредителей Пижма + 500 г сс (2 кг з) , 2 л воды кипятить 1 ч, долить до 10 л Тли, медяница, плодожорки Полынь горь- кая + 1,5 кг з (600 г сс), 2 л воды кипятить 15 мин, долить до 10 л Тли, моли, пиль- щики, плодожорки Помидор + 0,5 кг сс (1,5 кг з), 3 л воды кипятить 30 мин, долить до 10 л Тоже Ромашка аптечная + 1 кг сс, 20 л воды, 1 сут Тли, медяница, гусеницы Табак Крошка 300 г, 10 л т воды, 3 сут Тли, медяница, гусеницы, листовертки , моли Трава прелая — 1 кг, 10 л воды, 3 сут Мучнистая роса Тысячелист- ник + 2,5 кг з, изм, 10 л воды, 1 сут, 800 г сс, 10 л горячей воды, 2 сут Тли, медяница, клещи, трипсы, мелкие гусеницы Чеснок Зубцы 200 г через мясорубку, 10 л воды, 2 сут Тли, медяница, клещи Чистотел + 3 кг з (1 кг сс), 10 л воды, 2 сут Тли, медяница, мелкие гусеницы Обозначения и сокращения в таблице 7: «+» — используется надземная часть растения, «++» — подземная часть и корни, «сс» - сухое сырье, «з» — зеленое сырье, «изм.» — измельчить, «т» — теплой воды. Надо сразу же отметить, что, по мнению автора, зольный настой должен стать основным средством борьбы с вредителями и болезнями сада. Он имеет широкий диапазон действия, кроме того, как подмечено учеными, зольный настой стерилизует (лишает потомства) многие виды вредителей. Настой золы хорошо сочетается с химическими препаратами и растительными настоями и является прекрасной некорневой подкормкой. Предупреждение. Такие травы, как аконит, белена, болиголов пятнистый, дурман обыкновенный, ядовиты для человека. Пользоваться ими надо, соблюдая все меры предосторожности. При всех видах опрыскивания (народных, химическими веществами) в ведро раствора или настоя добавляют 15—20 г растворенного в воде хозяйственного мыла. Это необходимо для лучшего прилипания жидкости к растениям. Опрыскивание против вредителей и болезней проводят к концу дня, когда уже нет летающих пчел, паразитических, и хищных насекомых. Нормы расхода приведены в таблице 8.
Таблица 8 Культура Что обрабатывается Норма расхода, л Яблоня 3—5 лет Одно дерево 2 Яблоня 6—8 лет Тоже 6 Яблоня 9—12 лет ?? 12 Яблоня 13 — 18 лет ft 15 Смородина Один куст 1,5 Крыжовник Тоже 1 Малина 10 кустов 2 Земляника 10м 1,5 Среди народных средств против многих вредителей сада (особенно против огневки крыжовниковой, молей, галлиц и др.) есть такое, применив которое, вы уже не откажитесь от него никогда. Наши предки для того, чтобы отпугнуть летающих (расселяющихся!) вредителей, поступали так. На куст крыжовника, смородины, числа 15 апреля вешали 3—4 баночки (можно использовать обрезанные банки от иностранного пива, дезодорантов, лаков для волос и т.п.) с «крышами» из кусочка толя (рубероида, пергамина). Все это соединяется мягкой проволокой (см. рисунок), которая помогает повесить баночки на кусты. В баночки наливали по 5—7 г дегтя. Сейчас дегтя не найти1. Хорошая замена дегтю — креолин. Можно применять нитрафен. Хуже действуют искусственная камфора и керосин. В жаркое лето желательно 1—2 раза подлить вещество. Проверено, что если развесить по картошке баночки с креолином из расчета одна на 8—10 м, то колорадского жука на растениях не будет. Среди вредителей черной смородины своей вредностью выделяется почковый клещ. Он переносит такую смертельную для кустов болезнь, как махровость. Пол- Деготь можно получить путем сухой перегонки из древесины лиственных пород.
ностью убить клеща можно испытанным народным средством — раствором чеснока (300—400 г чеснока пропускают через мясорубку и настаивают в 10 л воды в течение 2 суток). Кусты опрыскивают, когда начинают лопаться почки, из расчета 0,8—1,0 л раствора на взрослый куст. Затем куст накрывают на 3—4 ч полиэтиленовой пленкой. Механические методы борьбы с вредителями и болезнями Эти методы просты — сбор и уничтожение вредителей. Собирать их можно с помощью ловчих поясов (сухих и липких), всевозможных световых и за паховых ловушек, а также стряхивая вредителей на подстилку рано утром (когда они малоподвижны) . Больные плоды, листья, ветки собирают и уничтожают. Основные вредители и болезни сада Борьба с вредителями и болезнями в саду должна быть планомерной и целенаправленной. Только при этих условиях можно содержать плодовые культуры и ягодники в нормальном состоянии и получать от них оптимальный урожай. Необходимо вести краткий дневник, где записывают данные о наличии тех или иных вредителей и болезней, меры, которые предпринимались для их уничтожения, и результаты. При большом количестве вредителей и болезней в прошедшем году необходимо усилить профилактические мероприятия в новом сезоне. Среди инвентаря у садовода должна обязательно иметься лупа. Яблоня и груша Тля зеленая яблонная — насекомое зеленого цвета размером около 2 мм. На зиму откладывает яйца на кору молодых побегов и у почек. Яйца черные, овальные, блестящие. В период набухания и распускания почек у деревьев из яиц выходят мелкие (около 0,5 мм) темно-зеленые личинки, которые переходят на распускающиеся почки и начинают сосать сок растений, После распускания, листьев личинки переходят на нижнюю сторону листьев. Листья скручиваются, побеги перестают расти и засыхают. За лето при благоприятных условиях тля дает до 15 поколений. В начале лета появляются крылатые самки-расселительницы, которые заражают новые растения. В конце лета отрождаются самки, которые откладывают яйца на зиму. Медяница яблонная — темно-серая бабочка с размахом крыльев до 20 мм, ведет ночную жизнь. Гусеницы зимуют в коконах в трещинах коры, дуплах и т.п. Весной гусеницы окукливаются и после цветения яблонь вылетают. Бабочка откладывает по одному яйцу на каждый плод или где-нибудь рядом. Через 15—20 дней из яиц выходят светло-розовые с коричневой головкой гусеницы, которые внедряются в плоды. Гусеница, повреждая 2—4 плода, окукливается для зимовки. Цветоед яблонный — жук-долгоносик, буроватый, размером около 4 мм. Жуки зимуют на деревьях или под листьями в почве. После вывода (а выходят жуки рано) питаются почками. Во время цветения яблонь самка откладывает яйца (по одному) в бутоны. Личинки выедают цветок, и бутон засыхает, образуя коричневые колпачки. Внутри и£ находятся беловатые личинки или куколки желтоватого цвета.
Галлица листовая яблонная — мелкое летающее насекомое с длинными ножками. Вылетает галлица в мае. Откладывает яйца на молодые листочки. Из яиц выходят червеобразные (белого цвета) личинки. Они сосут сок из листьев, которые затем краснеют и закручиваются в трубочки. Очень похожа на яблонную грушовая галлица. Клещи (бурый и красный) — очень мелкие насекомые (около 0,3 мм) . Откладывают яйца красного цвета на ветках деревьев. Личинки (оранжевые у бурого и красные у красного клеща) выходят из яиц во время распускания почек. Личинки и сами клещи сосут сок из почек и листьев. Листья усыхают и преждевременно опадают. Клещ галловый грушевый — очень мелкое насекомое (около 0,25 мм) белого цвета . Зимует на дереве. При распускании почек проникает внутрь их и высасывает сок. На листьях образуются вздутия (галлы) светло-зеленой окраски, затем они темнеют и листья отмирают. Парша — наиболее вредоносная, часто повторяющаяся грибковая болезнь яблони и груши. Во влажные сезоны может значительно повредить плодовые деревья, а зараженные деревья очень плохо переносят зимы. Парша повреждает плоды и листья (у груши даже побеги). Пораженные паршой листья покрываются мелкими черными точками. Они сильно обезвоживаются и опадают . На плодах парша образует черные пятна, сами плоды становятся уродливыми, растрескиваются. При сильном повреждении болезнью плоды осыпаются. Гниль плодовая — грибковая болезнь, довольно распространенная в наших садах. Вредит она не меньше, чем парша. Болезнь начинается в виде небольшого бурого пятна. Разрастаясь, образует на поверхности плода концентрические полоски светлого цвета на буром фоне. Некоторые плоды, пораженные болезнью, чернеют, мумифицируются и остаются висеть на ветках. В них грибок перезимовывает и на следующий год может служить источником возобновления болезни. Пятнистость листьев — грибковые болезни, их несколько, но особо часто встречаются бурая пятнистость листьев яблони, бурая и белая пятнистости листьев груши. Бурая пятнистость листьев яблони проявляется в виде буро-коричневых пятен. В дождливый сезон (особенно во второй половине лета) болезнь может сильно поразить яблони и привести даже к раннему листопаду, что скажется на будущем урожае, да и на зимостойкости деревьев. Бурая пятнистость листьев груши начинается с образования на листьях мелких бурых пятен. В сильной стадии болезнь поражает все листья, они засыхают и опадают. Грибок бурно развивается в теплое и влажное лето. Белая пятнистость листьев груши появляется в виде пятен светло-серого цвета с темным ободком. При сильном развитии болезни все листья покрываются пятнами , они засыхают и опадают. Вишня и слива Пильщик слизистый вишневый — небольшое насекомое с крылышками. Личинки зеленовато-желтые величиной до 1 мм, покрытые черной слизью. Они выедают мякоть листьев вишни, сливы, груши. Листья усыхают и опадают. Пильщик сливовый — мелкое летающее насекомое. Яйца откладывает в цветки. Появившиеся личинки выедают мякоть завязей и косточки. Завязи, пораженные личинками , опадают. Моль почковая вишневая — небольшая бабочка. Откладывает яйца около плодовых почек и на ветках. Во время набухания почек из яиц выходят желто-зеленые гусеницы с коричневой головкой. Гусеницы вгрызаются в плодовые почки, а затем живут в бутонах и цветках, выедая тычинки и пестики. На вишне тогда можно увидеть объеденные бутоны, опутанные паутиной. В июне гусеницы уходят под
землю и окукливаются, а в конце июня — начале июля вылетают бабочки, которые откладывают остающиеся зимовать яйца. Тля вишневая — насекомое мелкое, черное. Повреждения идентичны повреждениям, нанесенным тлей яблонной. Тля сливовая — бледно-зеленое мелкое насекомое. Повреждает листья, питаясь соком. Листья желтеют и поникают, при сильном проявлении вредителя листья могут опасть. Коккомикоз вишни — грибковое Заболевание. Листья желтеют и опадают. Болезнь начинается с появления на листьях красно-фиолетовых пятен. На побегах и плодах образуются коричневые пятна с белым налетом спор. Плоды деформируются, становятся безвкусными. Грибок зимует в основном на опавших листьях. Пятнистость дырчатая — грибковое заболевание вишни и сливы, поражающее листья, побеги и плоды. Появляется обычно в июле. Листья вишни и сливы, пораженные болезнью, имеют коричневые пятна с красной каемкой, середина которых впоследствии выкрашивается. При сильном развитии болезни листья опадают. Ягоды становятся уродливыми. Повреждается и кора, что приводит к камедетечению. Все это сильно ослабляет растения. Смородина и крыжовник Огневка крыжовниковая — самый опасный вредитель черной смородины и крыжовника. Куколки огневки зимуют в верхних слоях почвы. Перед началом цветения смородины и крыжовника вылетают небольшие (около 10 мм) серые с поперечными полосками на крыльях бабочки. Первый вылет около 28 апреля, массовый вылет около 15 мая. Самки откладывают яйца в цветки растений. Появившиеся из яиц гусеницы внедряются в завязи ягод и выгрызают их содержимое. Гусеница зеленая с черной головкой может повредить до 6 ягод крыжовника и до 15 ягод черной смородины. А так как одна бабочка откладывает до 200 яиц (по одному в цветок), то можете себе представить, что останется от урожая при массовом вылете огневки. Стеклянница смородиновая — бабочка с размахом крыльев до 25 мм. Вылетает в конце июня — начале июля. Самка откладывает яйца (по одному) у основания почек. Из яиц выходят белые гусеницы с коричневой головкой, которые вгрызаются в ветви, делая в них свои ходы. В результате побеги смородины и крыжовника увядают и засыхают. Галлица цветочная смородинная — мелкое летающее насекомое. Самка откладывает яйца в бутоны (до 15 яиц в один бутон) . Личинки красные, длиной около 2,5 мм. Поврежденные личинками бутоны не распускаются, имеют уродливую форму, околоцветник — красновато-фиолетовый. Затем бутоны опадают и завязь отсутствует. Галлица листовая смородинная — мелкое летающее насекомое, откладывает яйца на распускающиеся листья. Вышедшие из яиц белые личинки грызут молодые листья. Листья становятся уродливыми, а побеги прекращают рост. Галлица побеговая смородинная — мелкое летающее насекомое, вылетающее во время цветения смородины. Самка откладывает яйца на одревесневевшие побеги. Отродившиеся из яиц личинки оранжевого цвета длиной до 4 мм живут под корой, питаясь древесиной; При массовом поражении в середине лета побеги засыхают. Таким образом может быть повреждено все растение. Моль почковая смородинная — мелкое летающее насекомое. Молодые гусеницы зимуют в коконах на коре, в трещинах коры, пеньках. Гусеницы выходят из коконов очень рано, даже когда лежит снег. Поднимаясь по кусту, проникают внутрь почек, выедая все содержимое. Каждая гусеница может повредить до 6 почек. Во время цветения смородины гусеницы уходят в почву и там окукливаются. Бабочки (моли) вылетают, когда уже имеются завязи, и откладывают в них яйца.
Отродившиеся из них гусеницы проникают в завязи и питаются семенами. Тля — мелкое сосущее насекомое. На смородине и крыжовнике чаще обнаруживаются смородинная красногалловая тля и крыжовниковая побеговая тля. Тля красногалловая смородинная поселяется на нижней стороне листьев. В результате ее деятельности на листьях черной и красной (белой) смородины появляются красные вздутия (галлы). При значительном повреждении листья закручиваются и опадают. Тля побеговая крыжовниковая поселяется на черешках листьев и молодых побегах . Листья поникают и при большом количестве тли опадают, Клещ почковый смородинный — один из опаснейших вредителей черной смородины, является переносчиком вирусного заболевания махровости (при обнаружении которой приходится уничтожать заболевшие кусты!). Сам клещ различим только в сильную лупу. Развивается он в почке, высасывая соки растения. В одной почке может быть несколько тысяч клещей. Почка распухает и имеет вид капустного кочанчика желтого цвета. К началу цветения черной смородины клещи начинают расселяться в неповрежденные почки. Пильщик желтый крыжовниковым — летающее насекомое размером до 8 мм. Личинки Зимуют в почве под кустами. Окукливаются рано весной. Во время распускания листьев насекомые вылетают, и самки откладывают яйца на нижнюю сторону листьев. Через 8—10 дней из яиц появляются личинки грязно-зеленого цвета с волосками. Личинки обгрызают листья крыжовника, белой и красной смородины. При массовом появлении пильщик может уничтожить листья на кустах за 1—2 дня. Пильщик ягодный черносмородинный — летающее насекомое размером до 10 мм. Вылетает пильщик во время цветения и появления завязей. Самки откладывают яйца на завязи. Через неделю-полторы появляются личинки длиной около 10 мм. Тело у них морщинистое, грязно-белого цвета, головка серая. Питаются личинки семенами и мякотью ягод. Пятнистость белая (септориоз) — грибковая болезнь смородины и крыжовника. Болезнь проявляется в виде мелких пятен коричневого цвета, затем они белеют (кайма бурая). При сильном поражении грибком растения полностью теряют листву. Пятнистость бурая (антракноз) — грибковое заболевание смородины. Проявляется в виде мелких бурых точек на листьях. Пятна впоследствии сливаются, листья буреют и опадают. Мучнистая роса черной смородины и крыжовника — грибковая болезнь, которая в последние годы причиняет большой вред черной смородине и крыжовнику. Болезнь проявляется чаще всего в начале июня. Сначала на одиночных листьях (с нижней стороны) появляются белые расплывчатые пятна. Затем белым налетом покрываются молодые листья, побеги и ягоды. Болезнь бурно развивается при повышенной влажности и теплой погоде. Жаркая и сухая погода угнетает болезнь. В конце лета белый налет превращается в бурый. Болезнь очень сильно угнетает растения, побеги прекращают рост и искривляются, листья и ягоды мельчают, опадают. Земляника Долгоносик малинно-земляничный — небольшой серовато-темный жучок размером около 2,5 мм. Жучки зимуют в земле и под опавшими листьями. Весной они выходят на растения и питаются молодыми листьями. Самки откладывают яйца внутрь бутонов, подгрызая цветоножку. Личинки выедают содержимое бутонов и окукливаются в них. В июне — июле появляется второе поколение жучков. Питаются они молодыми листьями. Повредив землянику, они переходят на малину.
Листоед земляничный — желто-бурый жук длиной до 4 мм. Зимует в почве и под опавшими листьями. При обнажении бутонов жук выходит на растения и питается листьями, выгрызая в них дырки. Пильщик земляничный — небольшое летающее насекомое. Личинки пильщиков зимуют в почве. Весной личинки окукливаются, и вскоре из них выходят насекомые. Самки откладывают яйца на растения. Отрождающиеся из них личинки (желто- зеленого цвета) объедают листья. Клещ паутинный — мелкое желтое насекомое. Поселяется клещ на листьях земляники, малины, смородины, вишни, яблони и даже на огурцах. Насекомые сосут соки растений. Листья покрываются легкой паутиной, желтеют и опадают. Клещ земляничный — мелкое (до 0,2 мм), беловато-прозрачное насекомое. Поселяясь на растениях, сосет из них соки. Листья земляники сморщиваются и желтеют . Кусты мельчают, не дают урожая, плохо зимуют и часто вымерзают. Мучнистая роса — грибковое заболевание земляники. Проявляется сначала в виде легкого беловатого налета. Листья начинают закручиваться, нижняя сторона их приобретает бронзово-розовый оттенок. Ягоды, пораженные мучнистой росой, как бы посыпанные пудрой, приостанавливают рост, не краснея, засыхают. Гниль ягод кожистая (фитофтороз) — грибковое заболевание. На ягоде вначале появляется бурое сухое пятно, которое со временем увеличивается и распространяется на всю ягоду: Она как бы покрывается кожистой пленкой. Болезнь повреждает и листья. Они усыхают и отмирают. На черешках видны бурые полоски, окольцовывающие их. То же может происходить и с цветоносами. Гниль серая — грибковое заболевание, наиболее вредоносное для земляники. Заболевают все части растения. На листьях появляются бурые мокнущие пятна, черешки листьев и цветоносы буреют, и они гибнут. Ягоды имеют сначала бурое мокнущее пятно, которое быстро охватывает всю ягоду. Зеленые ягоды буреют и засыхают. Болезнь бурно проявляется в пору дождей. Малина Жук малинный — небольшое (до 4 мм) насекомое, покрытое рыжеватыми волосками. Весной жук выходит из земли на растения. Самки откладывают по одному яйцу в цветок. Через неделю отрождаются личинки. Они желтые, червеобразные. Питаются личинки содержимым ягод. При массовом появлении вредителя личинки могут уничтожить весь урожай. Моль почковая малинная — небольшая (до 14 мм) темно-коричневая бабочка с Золотистыми пятнышками на крыльях. Гусеницы ее зимуют в коконах среди листьев , на коре и пеньках. Ранней весной гусеницы выходят на растения, выгрызая набухающие почки. Гусеницы красные с черной головкой, длиной до 9 мм. Выедая почку, гусеница в ней окукливается. При зацветании малины вылетают бабочки. Самки откладывают по одному яйцу в цветок. Гусеницы (вышедшие из яиц) вгрызаются в ягоды и выедают их содержимое . Муха стеблевая малинная — небольшое летающее насекомое. Весной мухи вылетают из мест зимовки (верхний слой земли под кустами). Самки откладывают по одному яйцу в пазухи верхних листьев. Белые безногие личинки, выходя из яиц, прогрызают ходы внутри стеблей. Верхушки побегов, пораженные личинками, поникают и усыхают, затем чернеют и отмирают. Галлица стеблевая малинная — черный комарик с длинными ножками. Самки откладывают яйца на молодые побеги малины. Вышедшие из яиц белые личинки вгрызаются в стебли. Вскоре на ветках (в нижней половине) образуются вздутия (галлы). На следующий год эти поврежденные растения урожая не дадут. Клещ малинный — мелкое сосущее насекомое (около 0,15 мм) . Клещи в начале
весны живут в почках. При появлении листьев переселяются на нижнюю их сторону. Поврежденные клешем листья покрываются светло-зелеными блестящими пятнами , приобретают уродливую форму и даже опадают. Пятнистость пурпурная (дидимелла) — грибковая болезнь, очень опасная. Начало болезни — появление пурпурных пятен на молодых побегах ниже прикрепления черешков листьев. По мере развития болезни пятна становятся коричневыми со светлой серединой. Кора растрескивается, шелушится. Болезнь иногда вызывает гибель растений. На листьях болезнь проявляется в виде треугольных пятен темного цвета на верхушках листьев. Антракноз малины — опасная болезнь, которая поражает стебли и молодые побеги малины. Вначале на побегах появляются фиолетовые пятна, со временем они сереют. Вокруг пятна имеется красноватый ободок. При сильном развитии болезни кора трескается и приобретает вид коросты коричневого цвета. Пятна могут быть на черешках и листьях. В результате побеги растений отмирают, листья скручиваются и опадают. Серая гниль — опасная болезнь, которая поражает все растение. Болезнь очень похожа на серую гниль земляники. Мозаика — вирусная болезнь малины. Проявляется в виде бледных пятен (могут быть и яркими) на листьях. Они хорошо различимы на молодых листочках. При сильном развитии болезни приостанавливается рост растений, листья становятся бледно-зелеными, урожай резко падает. Облепиха Муха облепиховая — небольшое (около 3 мм) насекомое, зеленое с красными глазками. Появляется в середине июля, самки откладывают яйца на ягоды. Личинки внедряются в ягоды, которые темнеют, сморщиваются и опадают. Тля зеленая облепиховая — мелкое зеленое насекомое. Поселяется на листьях и молодых побегах и сосет соки, ослабляя растения. Фузариоз — болезнь, развивающаяся в июле. Листья буреют и скручиваются, ягоды сморщиваются и засыхают. Эндомикоз — болезнь, развивающаяся в середине августа. Ягоды белеют и становятся дряблыми, наполняются беловатой слизью. Некоторые ягоды лопаются. Гниль бурая — болезнь, развивающаяся в июле. Проявляется на ягодах, которые покрываются темными пятнами с бурыми пучками спороножек, проникающими сквозь кожицу. Гниль серая — болезнь, чаще всего начинающаяся в июле. Ягоды облепихи увядают, сморщиваются, сквозь кожицу ягод прорастают спороножки с серыми спорами . Борьба с вредителями и болезнями Общие мероприятия Осенью убирают старые листья, перекапывают приствольные круги деревьев и кустарников. Очищают стволы деревьев, промывают их зольным раствором. В конце октября — начале ноября белят молодые деревья, добавляя в побелку 1 % креолина (гарантия, что ни мыши, ни зайцы деревья не объедят!). Весной залечивают все раны на деревьях, продезинфицировав их 3%-ным медным купоросом и замазав садовым варом. Прореживают кроны деревьев. Удаляют все больные и засохшие ветки. У кустов вырезают на уровне земли все старые и больные ветки. Снимают все мумифицированные плоды и ягоды. Проводят корневую подкормку. Очень тщательно, используя лупу, осматривают все посадки. Определяют (по количеству яиц, коконов и других проявлений) степень зараженности сада теми
или иными вредителями и болезнями. Учитывают их проявление в предыдущем году. До распускания почек Яблони, груши, вишни, сливы и облепиху опрыскивают 7%-ным раствором мочевины (карбамида). При ожидаемом большом уровне болезней через 12—15 дней опрыскивают деревья 3%-ной бордоской жидкостью (300 г медного купороса и 400 г негашеной извести). До распускания почек смородину, крыжовник и малину опрыскивают «голубым» раствором (300 г медного купороса и 400 г извести-пушонки). Землянику обрабатывают 3%-ной бордоской жидкостью или 3%-ным «голубым» раствором . В начале второй половины апреля (15—20-го числа) развешивают баночки с креолином на смородину, крыжовник и малину. При обнаружении на черной смородине почек с клещами - удаляют их. И, как только почки начинают лопаться, опрыскивают кусты чесночным раствором, накрывая их полиэтиленовой пленкой. После проведения этих мероприятий (для всех садовых культур) переходят на применение только зольного раствора с различными добавками. Если сад поражен вредителями и болезнями несильно, то опрыскивание проводят один раз в две недели. В противном случае — через 6—8 дней. В апреле — мае к зольному раствору добавляют 25—35 г мочевины на ведро. В июне — августе к зольному раствору добавляют вытяжку из нитрофоски (50—60 г на ведро). Нитрофоску можно заменить таким же количеством нитроаммофоски, ди- аммофоски или удвоенным количеством огородной, цветочной, плодово-ягодной смеси. Растворять их, необходимо, как и нитрофоску, 2—3 дня. Опрыскивание зольным раствором с добавками полностью заменяет некорневые подкормки. В апреле — мае к зольному раствору добавляют 25—35 г мочевины на ведро. В июне — августе к зольному раствору добавляют вытяжку из нитрофоски (50—60 г на ведро). Нитрофоску можно заменить таким же количеством нитроаммофоски, ди- аммофоски или удвоенным количеством огородной, цветочной, плодово-ягодной смеси. Растворять их необходимо, как и нитрофоску, 2—3 дня. Опрыскивание зольным раствором с добавками полностью заменяет некорневые подкормки. При появлении вредителей к зольно-удобрительному раствору добавляют вытяжки одного из наиболее сильных растительных препаратов (см. табл. 6) : аконита, белены черной, болиголова пятнистого, горчицы, дурмана обыкновенного, картофеля, перца горького, помидора, чеснока, табака. Несмотря на все рассмотренные мероприятия, в теплые и сырые сезоны могут проявляться некоторые болезни. Ниже приведены дополнительные меры борьбы с ними. Опрыскивание проводят 2—3 раза с интервалом 10—12 дней. Мучнистая роса на крыжовнике, смородине и землянике искореняется 0,5%-ным раствором кальцинированной соды. Парша на яблоне и груше уничтожается 0,3%-ным раствором хлорокиси меди, или 1%-ным раствором медного купороса, или 1%-ным раствором бордоской жидкости. Пятнистость на землянике лечат 0,3%-ным раствором хлорокиси меди. Пятнистость на малине — 1%-ным раствором бордоской жидкости. Антракноз на смородине, крыжовнике и малине — 1%-ным раствором бордоской жидкости или 1%-ным раствором железного купороса.
Литпортал Ответчик был построен, чтобы действовать столько, сколько необходимо, - что очень большой срок для одних и совсем ерунда для других. Но для Ответчика этого было вполне достаточно.
Если говорить о размерах, одним Ответчик казался исполинским, а другим - крошечным. Это было сложнейшее устройство, хотя кое-кто считал, что проще штуки не сыскать. Ответчик же Знал, что именно таким должен быть. Ведь он - Ответчик. Он знал. Кто его создал? Чем меньше о них сказано, тем лучше. Они тоже знали. Итак, они построили Ответчик - в помощь менее искушенным расам - и отбыли своим особым способом. Куда - одному Ответчику известно. Потому что Ответчику известно все. На некой планете, вращающейся вокруг некой звезды, находился Ответчик. Шло время: бесконечное для одних, малое для других, но для Ответчика - в самый раз. Внутри него находились ответы. Он знал природу вещей, и почему они такие, какие есть, и зачем они есть, и что все это значит. Ответчик мог ответить на любой вопрос, будь тот поставлен правильно. И он хотел. Страстно хотел отвечать! Что же еще делать Ответчику? И вот он ждал, чтобы к нему пришли и спросили. * * * - Как вы себя чувствуете, сэр? - участливо произнес Морран, повиснув над стариком. - Лучше, - со слабой улыбкой отозвался Лингман. Хотя Морран извел огромное количество топлива, чтобы выйти в космос с минимальным ускорением, немощному сердцу Лингмана маневр не понравился. Сердце Лингмана то артачилось и упиралось, не желая трудиться, то вдруг пускалось вприпрыжку и яростно молотило в грудную клетку. А какой-то момент казалось даже, что оно вот-вот остановится, просто назло. Но пришла невесомость - и сердце заработало. У Моррана не было подобных проблем. Его крепкое тело свободно выдерживало любые нагрузки. Однако в этом полете ему не придется их испытывать, если он хочет, чтобы старый Лингман остался в живых. - Я еще протяну, - пробормотал Лингман, словно в ответ на невысказанный вопрос. - Протяну, сколько понадобится, чтобы узнать. Морран прикоснулся к пульту, и корабль скользнул в подпространство, как угорь в масло. - Мы узнаем. - Морран помог старику освободиться от привязных ремней. - Мы найдем Ответчик! Лингман уверенно кивнул своему молодому товарищу. Долгие годы они утешали и ободряли друг друга. Идея принадлежала Лингману. Потом Морран, закончив институт, присоединился к нему. По всей Солнечной системе они выискивали и собирали по крупицам легенды о древней гуманоидной расе, которая знала ответы на все вопросы, которая построила Ответчик и отбыла восвояси. - Подумать только! Ответ на любой вопрос! - Морран был физиком и не испытывал недостатка в вопросах: расширяющаяся Вселенная, ядерные силы, "новые" звезды... - Да, - согласился Лингман. Он подплыл к видеоэкрану и посмотрел в иллюзорную даль подпространства. Лингман был биологом и старым человеком. Он хотел задать только два вопроса. Что такое жизнь? Что такое смерть? * * *
После особенно долгого периода сбора багрянца Лек и его друзья решили отдохнуть . В окрестностях густо расположенных звезд багрянец всегда редел - почему, никто не ведал, - так что вполне можно было поболтать. - А знаете, - сказал Лек, - поишу-ка я, пожалуй, этот Ответчик. Лек говорил на языке оллграт, языке твердого решения. - Зачем? - спросил Илм на языке звест, языке добродушного подтрунивания. - Тебе что, мало сбора багрянца? - Да, - отозвался Лек, все еще на языке твердого решения. - Мало. Великий труд Лека и его народа заключался в сборе багрянца. Тщательно, по крохам выискивали они вкрапленный в материю пространства багрянец и сгребали в колоссальную кучу. Для чего - никто не знал. - Полагаю, ты спросишь у него, что такое багрянец? предположил Илм, откинув звезду и ложась на ее место. - Непременно, - сказал Лек. - Мы слишком долго жили в неведении. Нам необходимо осознать истинную природу багрянца и его место в мироздании. Мы должны понять, почему он правит нашей жизнью. - Для этой речи Лек воспользовался ил- гретом, языком зарождающегося знания. Илм и остальные не пытались спорить, даже на языке спора. С начала времен Лек, Илм и все-прочие собирали багрянец. Наступила пора узнать самое главное: что такое багрянец и зачем сгребать его в кучу? И конечно, Ответчик мог поведать им об этом. Каждый слыхал об Ответчике, созданном давно отбывшей расой, схожей с ними. - Спросишь у него еще что-нибудь? - поинтересовался Илм. - Пожалуй, я спрошу его о звездах, - пожал плечами Лек. - В сущности, больше ничего важного нет. Лек и его братья жили с начала времен, потому они не думали о смерти. Число их всегда было неизменно, так что они не думали и о жизни. Но багрянец? И куча? - Я иду! - крикнул Лек на диалекте решения-на-грани-поступка. - Удачи тебе! - дружно пожелали ему братья на языке величайшей привязанности . И Лек удалился, прыгая от звезды к звезде. * * * Один на маленькой планете. Ответчик ожидал прихода Задающих вопросы. Порой он сам себе нашептывал ответы. То была его привилегия. Он знал. Итак, ожидание. И было не слишком поздно и не слишком рано для любых порождений космоса прийти и спросить. * * * Все восемнадцать собрались в одном месте. - Я взываю к Закону восемнадцати! - воскликнул один. И тут же появился другой, которого еще никогда не было, порожденный Законом восемнадцати. - Мы должны обратиться к Ответчику! - вскричал один. Нашими жизнями правит Закон восемнадцати. Где собираются восемнадцать, там появляется девятнадцатый. Почему так? Никто не мог ответить, - Где я? - спросил новорожденный девятнадцатый. Один отвел его в сторону, чтобы все рассказать. Осталось семнадцать. Стабильное число. - Мы обязаны выяснить, - заявил другой, - почему все места разные, хотя между ними нет никакого расстояния. Ты здесь. Потом ты там. И все. Никакого передвижения, никакой причины. Ты
просто в другом месте. - Звезды холодные, - пожаловался один. - Почему? - Нужно идти к Ответчику. Они слышали легенды, знали сказания. "Некогда здесь был народ - вылитые мы! - который знал. И построил Ответчик. Потом они ушли туда, где нет места, но много расстояния". - Как туда попасть? - закричал новорожденный девятнадцатый, уже исполненный знания. - Как обычно. И восемнадцать исчезли. А один остался, подавленно глядя на бесконечную протяженность ледяной звезды. Потом исчез и он. * * * - Древние предания не врут, - прошептал Морран. - Вот Ответчик. Они вышли из подпространства в указанном легендами месте и оказались перед звездой, которой не было подобных. Морран придумал, как включить ее в классификацию, но это не играло никакой роли. Просто ей не было подобных. Вокруг звезды вращалась планета, тоже не похожая на другие. Морран нашел тому причины, но они не играли никакой роли. Это была единственная в своем роде планета. - Пристегнитесь, сэр, - сказал Морран. - Я постараюсь приземлиться как можно мягче. * * * Шагая от звезды к звезде, Лек подошел к Ответчику, положил его на ладонь и поднес к глазам. - Значит, ты Ответчик? - проговорил он. - Да, - отозвался Ответчик. - Тогда скажи мне, - попросил Лек, устраиваясь поудобнее в промежутке между Звездами. - Скажи мне, что я есть? - Частность, - сказал Ответчик. - Проявление. - Брось, - обиженно проворчал Лек. - Мог бы ответить и получше... Теперь слушай. Задача мне подобных - собирать багрянец и сгребать его в кучу. Каково истинное значение этого? - Вопрос бессмысленный, - сообщил Ответчик. Он знал, что такое багрянец и для чего предназначена куча. Но объяснение таилось в большом объяснении. Лек не сумел правильно поставить вопрос. Лек задавал другие вопросы, но Ответчик не мог ответить на них. Лек смотрел на все по-своему узко, он видел лишь часть правды и отказывался видеть остальное . Как объяснить слепому ощущение зеленого? Ответчик и не пытался. Он не был для этого предназначен. Наконец Лек презрительно усмехнулся и ушел, стремительно шагая в межзвездном пространстве. * * * Ответчик знал. Но ему требовался верно сформулированный вопрос. Ответчик размышлял над этим ограничением, глядя на звезды - не большие и не малые, а как раз подходящего размера. "Правильные вопросы... Тем, кто построил Ответчик, следовало принять это во внимание, - думал Ответчик. Им следовало предоставить мне свободу, позволить
выходить за рамки узкого вопроса". * * * Восемнадцать созданий возникли перед Ответчиком - они не пришли и не прилетели , а просто появились. Поеживаясь в холодном блеске звезд, они ошеломленно смотрели на подавляющую громаду Ответчика. - Если нет расстояния, - спросил один, - то как можно оказаться в других местах? Ответчик знал, что такое расстояние и что такое другие места, но не мог ответить на вопрос. Вот суть расстояния, но она не такая, какой представляется этим существам. Вот суть мест, но она совершенно отлична от их ожиданий. - Перефразируйте вопрос, - с затаенной надеждой посоветовал Ответчик. - Почему здесь мы короткие, - спросил один, - а там длинные? Почему там мы толстые, а здесь худые? Почему звезды холодные? Ответчик все это знал. Он понимал, почему звезды холодные, но не мог объяснить это в рамках понятий звезд или холода. - Почему, - поинтересовался другой, - есть Закон восемнадцати? Почему, когда собираются восемнадцать, появляется девятнадцатый? Но, разумеется, ответ был частью другого, большего вопроса, а его-то они и не задали. Закон восемнадцати породил девятнадцатого, и все девятнадцать пропали. Ответчик продолжал тихо бубнить себе вопросы и сам на них отвечал. * * * - Ну вот, - вздохнул Морран. - Теперь все позади. Он похлопал Лингмана по плечу - легонько, словно опасаясь, что тот рассыплется . Старый биолог обессилел. - Пойдем, - сказал Лингман. Он не хотел терять времени. В сущности, терять было нечего. Одев скафандры, они зашагали по узкой тропинке. - Не так быстро, - попросил Лингман. - Хорошо, - согласился Морран. Они шли плечом к плечу по планете, отличной от всех других планет, летящей вокруг звезды, отличной от всех других звезд. - Сюда, - указал Морран. - Легенды были верны. Тропинка, ведущая к каменным ступеням; каменные ступени - во внутренний дворик... И - Ответчик! Ответчик представился им белым экраном в стене. На их взгляд, он был крайне прост. Лингман сцепил задрожавшие руки. Наступила решающая минута его жизни, всех его трудов, споров... - Помни, - сказал он Моррану, - мы и представить не в состоянии, какой может оказаться правда. - Я готов! - восторженно воскликнул Морран. - Очень хорошо. Ответчик, - обратился Лингман высоким слабым голосом, - что такое жизнь? Голос раздался в их головах. - Вопрос лишен смысла. Под "жизнью" Спрашивающий подразумевает частный феномен, объяснимый лишь в терминах целого. - Частью какого целого является жизнь? - спросил Лингман. - Данный вопрос в настоящей форме не может разрешиться. Спрашивающий все еще рассматривает "жизнь" субъективно, со своей ограниченной точки зрения. - Ответь же в собственных терминах, - сказал Морран.
- Я лишь отвечаю на вопросы, - грустно произнес Ответчик. Наступило молчание. - Расширяется ли Вселенная? - спросил Морран. - Термин "расширение" неприложим к данной ситуации. Спрашивающий оперирует ложной концепцией Вселенной. - Ты можешь нам сказать хоть что-нибудь? - Я могу ответить на любой правильно поставленный вопрос, касающийся природы вещей. Физик и биолог обменялись взглядами. - Кажется, я понимаю, что он имеет в виду, - печально проговорил Лингман. - Наши основные допущения неверны. Все до единого. - Невозможно! - возразил Морран. - Наука... - Частные истины, - бесконечно усталым голосом заметил Лингман. - По крайней мере, мы выяснили, что наши заключения относительно наблюдаемых феноменов ложны. - А закон простейшего предположения? - Всего лишь теория. - Но жизнь... безусловно, он может сказать, что такое жизнь? - Взгляни на это дело так, - задумчиво проговорил Лингман. - Положим, ты спрашиваешь: "Почему я родился под созвездием Скорпиона при проходе через Сатурн?" Я не сумею ответить на твой вопрос в терминах зодиака, потому что зодиак тут совершенно ни при чем. - Ясно, - медленно выговорил Морран. - Он не в состоянии ответить на наши вопросы, оперируя нашими понятиями и предположениями. - Думаю, именно так, Он связан корректно поставленными вопросами, а вопросы эти требуют знаний, которыми мы не располагаем. - Значит, мы даже не можем задать верный вопрос? возмутился Морран. - Не верю. Хоть что-то мы должны знать. - Он повернулся к Ответчику. - Что такое смерть? - Я не могу определить антропоморфизм. - Смерть - антропоморфизм! - воскликнул Морран, и Лингман быстро обернулся. - Ну наконец-то мы сдвинулись с места. - Реален ли антропоморфизм? - Антропоморфизм можно классифицировать экспериментально как А - ложные истины или В - частные истины - в терминах частной ситуации. - Что здесь применимо? - И то и другое. Ничего более конкретного они не добились. Долгие часы они мучили Ответчик, мучили себя, но правда ускользала все дальше и дальше. - Я скоро сойду с ума, - не выдержал Морран. - Перед нами разгадки всей Вселенной, но они откроются лишь при верном вопросе. А откуда нам взять эти верные вопросы?! Лингман опустился на землю, привалился к каменной стене и закрыл глаза. - Дикари - вот мы кто, - продолжал Морран, нервно расхаживая перед Ответчиком. - Представьте себе бушмена, требующего у физика, чтобы тот объяснил, почему нельзя пустить стрелу в Солнце. Ученый может объяснить это только своими терминами. Как иначе? - Ученый и пытаться не станет, - едва слышно проговорил Лингман. - Он сразу поймет тщетность объяснения. - Или вот как вы разъясните дикарю вращение Земли вокруг собственной оси, не погрешив научной точностью? Лингман молчал. - А, ладно... Пойдемте, сэр? Пальцы Лингмана были судорожно сжаты, щеки впали, глаза остекленели.
- Сэр! Сэр! - Затряс его Морран. Ответчик знал, что ответа не будет. * * * Один на планете - не большой и не малой, а как раз подходящего размера - ждал Ответчик. Он не может помочь тем, кто приходит к нему, ибо даже Ответчик не всесилен. Вселенная? Жизнь? Смерть? Багрянец? Восемнадцать? Частные истины, полуистины, крохи великого вопроса. И бормочет Ответчик вопросы сам себе, верные вопросы, которые никто не может понять. И как их понять? Чтобы правильно задать вопрос, нужно знать большую часть ответа.
Электроника ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ DI HALT При работе с автоматической системой нам в подавляющем большинстве случаев будут нужны датчики, способные замерять разные величины. И хотя сейчас получают распространение цифровые датчики, типа термометра DS1820, все же аналоговых датчиков намного больше. Постараюсь кратко описать, как с ними работать . В основном выход с датчика может быть в виде изменения напряжения, тока или сопротивления. То есть датчик превращает колебания измеренной величины в колебания напряжения, тока или сопротивления, осталось только эти величины привести к виду соответствующему АЦП микроконтроллера. Выход по напряжению ивых = 1вх * R О Например, токовый шунт — замеряет ток, а падение напряжения на нем вычисляется по закону Ома U=I*R и его легко измерить. Далее АЦП замеряет напряжение, поэтому вроде бы ничего особенного нет. Но
обычно не все так просто. Проблем тут может быть три: • Напряжение слишком большое • Напряжение слишком маленькое • Величина изменения очень мала Разберем каждый из них. Напряжение слишком велико Самый простой способ — поделить напряжение на резисторном делителе: Датчик uibix ± I X -т^ К АЦП 1 Можно пополам. Или в любом соотношении, какое необходимо, все зависит от отношения резисторов верхнего и нижнего плеча делителя. Напряжение слишком мало Некоторые датчики выдают всего лишь милливольты. Необходимо усиливать! Для этих целей существуют операционные усилители. Входное сопротивление у операционного усилителя очень велико, близко к бесконечности. А коэффициент усиления составляет десятки тысяч. Чтобы его понизить применяют отрицательную обратную связь. Подбором резисторов можно очень гибко задавать коэффициент усиления. В качестве операционного усилителя я обычно использую ОР297, но это не принципиально, можно подобрать другой.
► ANALOG DEVICES Dual Low Bias Current Precision Operational Amplifier 0P297 FEATURES Low Offset Voltage: 50 p.V Max Low Offset Voltage Drift: ОБ цУ/'С Max Very Low Bias Current: 100 pA Max Very High Open-Loop Gain: 2000 V/mV Min Low Supply Current (Per Amplifier): B25 цА Max Operates From ±2 Vto ±20 V Supplies High Common-Mode Rejection: 120 dB Min Pin Compatible to LT1 013, AD70B, AD70B, 0P221 r LM15B and МС14БВ/1 55B with Improved Performance APPLICATIONS PI.\ CONNECTIONS S-Lead Flattie DIP S-Lead Ctrdip S-Lead Narriiw Biidy SOIL Следует помнить, что максимальное выходное напряжение его будет ниже, чем напряжение питания, где-то на 1 вольт. Если это не подходит, то можно подобрать усилитель, у которого в характеристиках есть параметр rail-to-rail — это означает что он может работать от минимума до максимума питания, а в идеале еще и с однополярным питанием — так удобней. Напряжение имеет малую величину изменения Простой пример — температурный датчик LM335Z. Это термостабилитрон с характеристикой в 10 мВ на градус Кельвина. Учитывая, что ноль по Цельсию это 273 по Кельвину, то напряжение выходящее с него при комнатной температуре будет: (25+273)*0.01 = 2,98 В. Нетрудно заметить, что на каждый градус у нас будет изменение всего на 0.01 вольт на фоне 2.9 вольт. Остается только одно — вычесть из этого напряжения излишки, а остаток умножить на нужное число. Излишек определяется просто — берем минимальное значение, которое нам нужно, скажем -25 градусов и считаем напряжение для этой температуры: (273-25)*0.01 = 2.48. Вот эти 2.48 нам нужно вычесть. При этом минимальное значение температуры будет для нас соответствовать 0 вольт. Теперь надо определить нужный нам максимум, скажем 100 градусов Цельсия - это предел выше которого замерять нет смысла. Вычисляем напряжение на 100 градусах: (273+100)*0.01 = 3.73. Теперь вычитаем нашу нулевую поправку: 3.73-2.48 = 1.25. Итак, -25 градусов = 0 вольт, +100 градусов = 1.25 вольт. Это уже кое-что, но обычно АЦП замеряет от 0 до 5 вольт, глупо было бы игнорировать 3/4 шкалы. Так что результат можно смело умножить на четыре (то есть усиливать) и уже в таком виде подавать на АЦП. Осталось реализовать это на практике. Первым делом нам потребуется источник напряжения на 2.48 вольт. Если задача не требует особой точности, то вполне сгодится стабилитрон, скажем на 3.3 вольта. Берем и получаем из пяти вольт наши 3.3, а потом прогоняем их через многооборотный потенциометр которым можно подстроить напряжение с точностью до тысячных долей вольта. Конечно, можно было бы стабилитрон вообще не использовать и сразу делить потенциометром 5 вольт для получения 2.48, но это менее точно, и наше эталонное напряжение будет зависеть от колебаний питающего напряжения, а это не совсем хорошо. Если необходимо большая
точность, то вместо стабилитрона можно будет подобрать какой-нибудь ИОН (источник опорного напряжения — специализированная микросхемка, выдающая строго калиброванное напряжение). □опорн А некоторые разработчики могут подать эталонное напряжение с R-2R цепи или иного ЦАП, тогда получится еще и программно управляемое напряжение. Не важно как мы задали опорное напряжение, главное то, как его вычесть. Для этого применим наш операционный усилитель. У него же не зря входы подписаны как плюс и минус. Особенность ОУ в том, что он из напряжения положительного входа вычитает то, что на отрицательном, и лишь потом умножает результат на коэффициент. Так что подаем на отрицательный вход наше опорное, а на положительный подаем напряжение с датчика. Осталось только уменьшить коэффициент усиления с нескольких тысяч до нужных четырех. Нам ведь необходимо на четыре умножить разностное напряжение. Добавляем обратную связь, с выхода на отрицательный вход. Соотношение резисторов даст нам нужный коэффициент. R 10k U LM335Z ион U ,ef R2 UHK R2 R1 R1 U пых иныи = (U>K- Uref) к К= R1/R2 Теперь можно подавать на вход АЦП! Вариант второй — подать опорное и напряжение с датчика на дифференциальный вход АЦП. Многие контроллеры серии АТМеда имеют такую возможность. Там происходит примерно то же самое - из одного вычитается другое и, опционально, умножается на фиксированный коэффициент (х20 и х200, или другой). Подробности можно найти в документации на микроконтроллер.
Токовый датчик К АЦП Датчик IX шут" Существуют типы датчиков, у которых выходная величина ток, например от 0 до 20 мА, в зависимости от измеряемого параметра. С ними поступают аналогично — создают токовый шунт. Дальше по закону Ома вычисляется напряжение - и остальное как было сказано выше. Резистивный датчик Возможно это не очень удобный вид датчиков. Потому как у них обычно изменения величины бывают очень мизерные, например, тензорезистор меняет свое сопротивление на какие-то миллиомы. Многие терморезисторы также не отличаются широким диапазоном. Как поступать в таком случае? В делитель (чтобы менялся коэффициент деления эталонного напряжения) вставлять такой датчик не рационально — слишком велика будет погрешность от этого делителя из-за температурных колебаний. В таких случаях применяют мостовую схему. U - и А В 1 1 Принцип ее работы заключается в следующем. Через два плеча моста идет ток. Падение напряжения на резисторе зависит от сопротивления и тока. Два одинаковых чувствительных резистора ставят по диагоналям моста. Допустим в нормальных условиях RS=R. Расчет простой: Ii = U/(Rs + R) , I2 = U/ (Rs + R) , UA = Ii*Rs, UB=T-2*R, UB-UA=0 - мост сбалансирован. Допустим оба резистора Rs немного
уменьшили свое сопротивление. Напряжение в точке А снизится, а напряжение в точке В возрастет. Как результат UB-UA>0 - мост разбалансирован, и этот дисбаланс будет тем выше, чем сильней изменит свое сопротивление Rs. Да, оно может меняться только в одном плече моста, но тогда дисбаланс будет не столь заметным. На выходе моста у нас дифференциальное напряжение, UA и UB примерно равны половине напряжения U, отличаясь лишь незначительно, на милливольты. Достоинство этой схемы еще и в том, что она очень помехоустойчива. Если два провода с UA или UB идут вместе, то внешняя помеха наведет и в том и в другом одинаковое напряжение: UA+Un0ise и UB+Un0ise. Результирующее напряжение Uout = (UB+Un0ise) _ (UA+Un0ise) = UB - UA. В принципе, далее можно усиливать с помощью операционного усилителя, но лучше применить инструментальный, например AD627. 5V 5V AD827A GAIN =9.ЭЙ (5+(200ki"!/RG}) Коэффициент усиления в этом случае задается не сочетанием резисторов обратной связи, а подсоединением резистора на специальный вход (суть естественно та же, просто немного проще). Таблица коэффициентов усиления в зависимости от резистора выглядит примерно так: Table [. Re с limine п ded Values ufGain ReiiiLuis Desired 1% StdTable Resulting Gain VaJue of Rfi, U Gain 5 5.00 6 200 k 6.00 i 100 k 7,00 s 68.1 k 7.94 9 51.1 k 8,91 10 40.2 k 9.98 15 20 k 15.00 20 13.7 k 19.60 25 10k 25.00 30 8.06 k 29.81 40 5.76 k 39.72 50 4.53 k 49.15 60 3.65 k 5 9.79 70 3.09 k 69.72 SO 2.67 k 79.91 90 2.37 k 89.39 100 2,1 k 100.24 200 1.05 k 195.48 5 00 412 490.44 1000 205 980.61
Повышение точности токовых шунтов Как было сказано выше, для превращения тока в напряжение используют токовый шунт. Проще говоря, резистор. Но если токи очень большие? Например, десятки ампер. В таком случае надо делать резистор очень малого сопротивления, в десятые доли ома, а то и в сотые или тысячные. В чем проблема? В пайке! Сопротивление паяного контакта становится соразмерным сопротивлению самого шунта, а это сильно влияет на точность измерения, погрешность может составлять 50% и более процентов. В точке пайки образуется паразитный резистор, поэтому эквивалентная схема выглядит так: изм изм R020 U паденияна шунте В измерительную цепь Дпайки Ящунт Япайки HZZI LZZI- LZZI В измерительную цепь Но если применить резистор с четырьмя выводами, в котором не будет внутри паяных соединений (цельнолитой, например), то будет схема уже вот такой: В измерительную цепь н!пайки гЯпайки и шунта В измерительную цепь
И наша измерительная цепь будет подключена уже непосредственно к шунту, а паразитные сопротивления на измерительной цепи будут частью высокоомной измерительной цепи, и их величина на фоне сотен мегаом входа операционного усилителя не будет заметной. Все бы хорошо, но, во-первых, такие резисторы найти непросто, а во-вторых, они зачастую слишком громоздки. Поэтому придумано совершенно иное решение проблемы — разделение контактной площадки вот таким образом : Рпайки Рпайки изм RnaiiKH изм RnaHKH и шунта В измерительную цепь Конечно это всего лишь некоторые вопросы теории измерительных цепей, существует множество проблем и существует множество их схемотехнических решений, направленных на повышение точности и компенсацию погрешностей. Но и изложенный материал может помочь при создании экспериментальных установок.
Автоматизация ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСА I2C - UART Сергей Корюкин Нередко возникает необходимость в различных преобразователях интерфейсов. В данной статье хотелось бы рассмотреть реализацию преобразователя последовательного интерфейса 12С в UART. В качестве преобразователя будет использоваться недорогой микроконтроллер фирмы NEC — UPD78F9222, принадлежащий к семейству 78K0S/KA1+ [1]. Микроконтроллер имеет flash объемом 4 кбайт, 2 кбайт ОЗУ, встроенный интерфейс UART, программируемый супервизор питания, встроенный узел сброса, 8- и 16-разрядные таймеры, встроенные тактовые генераторы: один для ядра, другой для сторожевого таймера, систему прерываний и прочее. Весьма привлекательна и малая стоимость устройства. Однако интерфейс 12С необходимо эмулировать программно. При работе с шиной 12С микроконтроллер (мк)будет выступать в роли «ведущего» (I2C-master). В качестве «ведомого» (I2C-slave) рассматривается цифровой датчик ADT75 фирмы Analog Devices. Это 12-разрядный датчик температуры с рабочим диапазоном температур от -55 до +125 °С, погрешностью измерения ±2 °С и интерфейсом 12С. Одновременно к шине 12С может быть подключено до 8 подобных датчиков (всего в сети 12С допускается до 128 устройств). Для создания прототипа преобразователя использовался демонстрационный набор от NEC «Low Pin Count — Do It!» [2] с установленным микроконтроллером UPD78F9222 (рис. 1) . Демонстрационная плата подключается к компьютеру через USB-интерфейс, при этом на хост-компьютере создается виртуальный СОМ-порт,
через который происходит как программирование МК, так и обмен данными между МК и хост-компьютером. ? i 81, I ИТ IS II. 1ГИИ з! - » 14 i ass Iff. £ifII; 2- F« в» Об в» 'о t> ее e e ее e e ?VCC -5V СНГ ici —ee 1ЛШ!1 . I1* 11 *l «* :: 'r -J t« к ''."Ju I EH СИ И *' * г* t Г| flit if il 11 jit^eeeE'1, ,. . ,. т " ^ .o» < » « « ■ Uiroht-KAU e0 0(«9> ее eee*« ее $e ее* е гее ее с в »«в«{ е е е в е е* в в е е е ё| • е е е е el е е 9 * • е « « » « в io е о в е •» < • е с е * < 4-? ев * eg *> *^ В * В v « < 2 Рис. 1. Набор «Low Pin Count — Do it!» В состав набора входит несколько демонстрационных программ, позволяющих ближе познакомиться с МК данного семейства. Программирование МК осуществляется при помощи входящей в состав комплекта утилиты. Среди представленных демонстрационных программ есть ADC Demo, на ее примере обеспечивается интерактивное управление оценочным комплектом через гипертерминал персонального компьютера . Эта программа была взята за основу программной эмуляции интерфейса I2C-UART. Рассмотрим подробно варианты решения данной задачи. На рис. 3 приведена схема подключения датчика к плате оценочного комплекта. Контактные площадки 34 и 36 макетного поля CN3 подключены к выводам 17 и 18 микроконтроллера IC3 и являются портами Р22 и Р21 соответственно. Порт Р22 отвечает за сигнал SDA, а Р21 — за SCL шины I2C. Временная диаграмма обмена данными через интерфейс I2C изображена на рис. 2. SCL SDA 1\ 1-7 1-7 8 • I. 1-7 Start Address R/W АСК condition Data АСК Data АСК Stop condition Рис. 3. Временная диаграмма обмена данными интерфейса I С
оооо ©о ее oooooos CN12 2 Low Pin Count - Do it! OOOOOOg OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO ©©©© CN6 CN5 oo oo? ool oo* OOc OOs 00| ооя ooS OOo OOg OOo oop oo: ©@ CN4 CO 1 / w / OEIALERTJ? ' Бгшё £5 ADT75 Рис. 3. Схема соединений Для обеспечения работы интерфейса 12С необходимы следующие процедуры. Процедуры нижнего уровня: • iic_init() — инициализация портов; • iic_SCL_0() — сброс SCL в «О»; • iic_SCL_l() — установка SCL в «1»; • iic_istart() — формирование сигнала Start condition (начало передачи); • iic_istop() — формирование сигнала Stop condition (конец передачи). Процедуры верхнего уровня: • iic_dkwr(addr, data) — запись байта в Slave (ADT75); • iic_isend(val) — поразрядная передача байта в порт Р22; • iic_dkrd(addr, *pnack) — чтение байта из Slave (ADT75); • iic irecv() — поразрядное чтение байта из порта Р22. На рис. 4 представлены блок-схемы этих процедур с кратким описанием: iic_init() — инициализация портов; iic_SCL_0()' сброс SCL в «О»; iic_SCL_l() — установка SCL в «1»; iic_istart() — формирование сигнала Start condition (начало передачи); iic_istop() — формирование сигнала Stop condition (конец передачи); iic_dkwr(addr, data) — запись байта в Slave; iic_dkrd(addr, *pnack) — чтение байта из Slave; iic_isend(val) — поразрядная передача байта в порт Р22; iic irecv() — поразрядное чтение байта из порта Р22
3 РМС2,1 = 00; Р22 and P21 in port mode PM2.2.1 = 11; P22 and P21 inputs P2.2,1 -00; clear P22and P21 latches Return CALLiKjatvtQ nacK = llc_la«nd(Adur) nsek —0? No Delay for S microseconds Delay for 5 microseconds CALL iicjitepQ PM2.1 = 0 to set P21 as output P21 output latch is 0, drives SCL LOW PM2.1 = 1 to set P21 as input, stops drive external resistor pulls SCL HIGH Return (nack) Delay for 5 microseconds I Return Delay for 5 microseconds I Return PM2.2 » 1 to set P22 as input, stops drive external resistor pulls SDA HIGH CALL iic_SCL_0() to set SCL LOW ns*"~07 No CALL llc_SCL_1() to set SCL HIGH PM2.2 = 0 to set P22 as output P22 output latch is 0. drives SDA LOW read vat«0 PM2.2 = 0 to set P22 as output P22 output latch is 0, drives SDA LOW CALL itc_SCL_1() to set SCL HIOH CALL HcJitopO Return PM2.2 - 1 to set P22 as input, stops drive external resistor pulls SDA HIGH *pnack ■ nick Return Return (raad_vaf) 3 Ye* CALLi.e_SCLJX) CALL iic_SCL_0() PM2.1 = 1. SDA HIGH PM2.1-0, SDA LOW CALliic_SCL_10 PM2.1 = 1. SDA HIGH E CALL lie_SCL_1() Wait tar SCL НЮН + 1 val-vel«t Ye* <T 8DA == VfJ> [No Return 1 (no ACK) Return 0 (ACK) rev v»l=0 CALL lie SCL 0() PM2.1 -~t. SDA HIGH i-0 3 паск ~ iic_i*eftdi(det») CALL icJstartO . 4 f и nactt « \k:_j%mnd(Axkk or 0*01) . s rcad_va1 — iic_irecv() i<«? rev val = rev v»l «1 CALLiic_SCL_0() Return (rcv_val) CALLHe_SCL_1() SDA—1? No rev valLSe- I = 1 + 1 Рис. 4. Блок-схемы процедур.
Задержки длительностью 5 мкс в процедурах iic_SCL_0() и iic_SCL_l() необходимы для организации скорости обмена в 100 кбит/с. В процедурах iic_dkwr(addr, data) и iic_dkrd(addr, *pnack) addr — адрес внешнего устройства на шине I2C (значение от 0 до 127, сдвинутое на 1 бит влево), data — данные. В процедуре чтения iic_dkrd(addr, *pnack) при вызове процедуры iic_isend (val) младший бит addr устанавливается в «1», указывая на то, что происходит чтение из устройства. Основной цикл программы представлен на диаграмме рис. 5. Изначально выполняются процедуры инициализации МК. Затем программа зацикливается, ожидая прерывания от интерфейса UART, которое поступает при приеме 1-го байта из хост- компьютера . Начало CALL Sy*_lnitO CALL UARTJnitQ CALL iic_initQ НЕТ Val=rdUART() wrUARTCError") wrUART("0k") Addr-rdUART2() Data-rdUART2() lic_dkwr(addr,data) НЕТ Val=i ic_d krd(addr,&nack) wrUART("DATA"="+Val) НЕТ Рис. 5. Блок-схема программы
Далее идет анализ принятого байта и, в зависимости от принятого символа, следует переход к записи информации в Slave (WR, если принят символ W или w) или к чтению байта из Slave (RD, если принят символ R или г). Если же ни одно условие не выполняется, следует переход на процедуру передачи хосту сообщения об ошибке — Error. При записи байта в Slave требуются дополнительные данные от компьютера: адрес устройства (Addr) и непосредственно данные (Data). Эти данные считываются процедурой rdUART2(), которая также преобразует принятые 2 символа в десятичный формат. Затем управление передается процедуре выдачи данных на шину 12С — iic_dkwr(Addr, Data). Формат данных, передаваемых из компьютера, должен быть в виде Waadd, где W — команда записи, аа — адрес устройства умноженный на 2 в шестнадцатеричном представлении (например: 4Ah = 74 = 37Н2, где 37 — десятичный адрес устройства) , dd — сами данные для записи в шестнадцатеричном виде (например: A8h = 168) . Пример команды — w4AA8. Если при выполнении команды записи происходит ошибка, то в компьютер передается соответствующее сообщение , иначе передается сообщение Ok. При чтении байта из Slave требуется только адрес устройства, представленный в том же виде, что и в команде записи. Форма команды имеет вид: Raa, где R — команда на чтение, аа — адрес устройства. Если все параметры заданы верно, то в UART передается сообщение DATA=, считанный из устройства байт данных и сообщение Ок. Если же возникли ошибки, то передается сообщение Error. После окончания процедуры записи или считывания, а также если были ошибки, МК переходит в режим ожидания приема байта команды. Несколько слов об используемых процедурах: • rdUART() — прием одного байта данных из UART; • rdUART2() — прием двух байтов из UART и преобразование их в десятичный формат; • wrUART()— передача сообщений в UART. Для облегчения настройки периферии микроконтроллеров NEC у разработчика есть возможность использовать бесплатную среду Applilet (рис. 6). > | Per | Иг | ИТ| ГЖ| - %ы даогг — , ...и..»' % '■.«•» % К* % INI %,г, гут т AD ТЪш> ш vn Рис. 6. Бесплатная среда настройки периферии МК NEC
Эта среда позволяет за считанные минуты сформировать исходный код, необходимый для инициализации периферийных устройств используемого МК, на языке С или ассемблера. Все действия сводятся к установке нужных галочек и ввода необходимых параметров. На рис. 7 и 8 приведен пример настройки UART и портов Р21, Р22, используемых в настоящем проекте для формирования сигналов интерфейса 12С. 13 UATO | Transfer rncxta r Rmm oaty - Oata ЬН lefMtfi а вы* LSB Party ^ Ном ТиишЛ oaty 17 TnMMillRKWvt Dad tfwttbon Transfer soeed Bwdi*n<bpt) i мм (CuntM tncn.0 4ЙУ. <Alo*tv* auum. 3-73% Я Caabackiuncaon mna г -StoDbttltnath £ Ibit «~ MSB t~ Evt» "3 OeojUlt MO OK ClIKCl Рис. 7. Настройка UART в Applilet "В Pwa 1 taOl Pctt4l PwU2l PwU3l P20 « Unmd I» 0* г P21 la Г Owl Г ОД-яр г . ргг <~ Unmd «■ I» r cm Г PuflVgp г ргэ <~ Unmd r I» Г г Ч- Г Г 1 Default Help info OK cancel Рис. 8. Настройка портов Р21 и Р22 Входящий в оценочный комплект софт от IAR включает: • менеджер проектов (интегрированная среда разработки); • ассемблер; • Си-компилятор; • симулятор. Этот софт позволяет создавать полноценные программные проекты для микроконтроллеров UPD78F9222. После того как программа откомпилирована и загружена в МК оценочного комплекта, можно запустить стандартную программу HyperTerminal, входящую в ОС Windows, настроить ее на работу с виртуальным СОМ-портом, вы-
ставить параметры связи — такие же, как и в настройках UART-микроконтроллера. Теперь хост-компьютер играет роль терминала для оценочного комплекта. После сброса МК на терминале должна появиться надпись: 12С <-> UART. Можно начинать процедуры обмена данными. На рис. 9 приведен пример считывания текущей температуры из ADT75. Посылаем команду W9000 — адрес устройства 48h (умножаем на 2, получаем 90п, см. Datasheet на ADT75 [3]) и адрес регистра температуры 00. После получения подтверждения выполнения команды Ok, посылаем команду считывания из устройства 90 — R90. Получаем содержимое регистра температуры, в нашем случае оно равно 19h, что соответствует 25 °С (судя по описанию на ADT75). Fte Cot Мм Cal Transfer Mat) □ о? tv S О 9 tf Ц12С <-> URRT" < i H > СвлпасЫОШМ AutodsMflt 2«oe<N-l Fai 1Л Van CM Tcantfar Mato "I2C <-> UflRT" mm Ok R99 DflTR-19 Ok 6 ConnactadChll:!] AutOoanKt 2«XS44-I Рис. 9. Пример обмена данными. Конечно, программу можно доработать и посылать в компьютер уже вычисленное значение температуры. Причем можно немного усложнить и считывать 2 и более байта данных с шины 12С. Так как м/с датчика температуры имеет разрядность 12 бит, мы считываем только старшие 8, но это уже тема для другой статьи. В завершение хочется напомнить, что отладочным комплектом «Low Pin Count — Do it!» можно воспользоваться как программатором. Достаточно вывести линии Xl_cpld, X2_cpld, RES_N, VCC_uPD и GND с платы на отдельный разъем и подключать его к собственной разработке. Один из вариантов схемы готового устройства приведен на рис. 10. «Лишние» узлы можно смело выкидывать (за исключением МК) . Исходные коды полученного проекта можно найти на сайте [4].
+5 В SCL GND SDA SFC2280-10 CD- am \ .1 -4-5 В +5 В DC/DC 1-2 Вт 4,7к 4,7k AOuM 1250 SCL SDA T> GND ESD защип 002 GHDj SCL SDA MPD78F9222/2 18 17 VDD P21 TxD MC P22 RxD GND ADuM5241 ADM101E 12 Tx 13 Rx GND, GND] 10 4> GND Tx^ Rx V COM >port GND 2.5 kB изоляция 2.5 кВ изоляция *15«BESO защита Рис. 10. Пример реализации преобразователя 12С <-> UART Литература 1. www.eltech.spb.ru/pdf/nec/234/nec_234.pdf 2. www.eltech.spb.ru/techinfо.html?aid=243 3. www.analog.com/en/prod/0,2877,ADT75,00.html 4. www.eltech.spb.ru/addons/NEC_I2C-UART.rar 5. www.semtech.com/products/product-detail.jsp?nav!d=H0,C157,C159,P1471
Компьютер НАСТРОЙКА BIOS Фоминов Е.К.
Введение Важнейшим элементом системной платы является BIOS (BasicInput/OutputSystem - базовая система ввода-вывода). Так называют аппаратно встроенное в компьютер программное обеспечение, которое доступно без обращения к диску. В микросхеме BIOS содержится программный код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими компонентами. Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM, Read-only Мемогу), расположенной на материнской плате компьютера (этот узел часто называют ROM BIOS). Такая технология позволяет обеспечить постоянную доступность BIOS независимо от работоспособности внешних по отношению к материнской плате компонентов (например, загрузочных дисков). Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие изготовители предусматривают при включении питания автоматическое копирование BIOS из RAM в оперативную память. Задействованная при этом область оперативной памяти называется теневым ПЗУ (Shadow ROM). В микросхемах BIOS используют различные типы памяти для хранения программного кода. PROM (Programmable Read-Only Memory} - это тип памяти, данные в которую могут быть записаны только однократно. Отличие PROM от ROM в том, что PROM изначально производятся «чистыми», в то время как в ROM данные заносятся в процессе производства. А для записи данных микросхемы PROM применяются устройства, называемые программаторами. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) - стираемое программируемое ПЗУ) - специальный тип PROM, который может очищаться с использованием ультрафиолетовых лучей и перезаписываться. Память типа EEPROM похожа на ЕРКОМ, но операции стирания-записи производятся электрическими сигналами. В настоящее время большинство современных материнских плат комплектуется микросхемами Flash BIOS, код в которых может перезаписываться при помощи специальной программы. Такой подход облегчает модернизацию BIOS при появлении новых компонентов, которым, нужно обеспечить поддержку (например, новейших типов микросхем оперативной памяти). Так как львиная доля программного кода BIOS стандартизирована, то есть является одинаковой и обязательной для всех компьютеров PC, в принципе менять его нет особой необходимости. Перезапись BIOS - крайне ответственная и весьма непростая задача. Браться за нее следует только в самом крайнем случае, когда проблема не решается никакими другими способами. При этом надо ясно отдавать себе отчет в необходимости и последствиях каждого шага этой операции. Современные типы BIOS, поддерживающие технологию Plug-and-Play, называют PnP BIOS, при этом поддержка такой архитектуры обеспечивается только микросхемами Flash ROM. Вообще полная поддержка технологии Plug-and-Play со стороны Windows 9х возможна только в случае применения PnP BIOS. Обычно это обстоятельство служит веским основанием для принятия решения о перезаписи BIOS. Кроме вышеуказанного, в новых версиях BIOS часто исправляются мелкие ошибки и недоработки. Новые версии обычно содержат и новые возможности (загрузка с CD- ROM, выбор очередности загрузки с разных устройств и пр.). До 1999 года большая часть системных плат оснащалась BIOS от фирмы AWARD BIOS. Принципиально состав опций настройки BIOS различных производителей системных плат ничем не отличается, за исключением мелких деталей. Ниже приведен общий вид заглавной страницы настройки AWARD BIOS. В подменю "STANDARD CMOS SETUP" устанавливаются и изменяются перечисленные ниже настройки. • Date - установка текущей даты в формате: месяц, день, год. • Time - установка текущего времени в формате час, минута, секунда
• Primary Master - установка параметров ведущего накопителя (жесткого диска, CD-дисковода), подключенного к первому контроллеру IDE. • Primary Slave - установка параметров ведомого накопителя, подключенного к первому контроллеру IDE. • Secondary Master - установка параметров ведущего накопителя (жесткого диска, CD-дисковода), подключенного ко второму контроллеру IGE. • Secondary Slave - установка параметров ведомого накопителя, подключенного ко второму контроллеру IDE. Следует отметить, что параметры накопителей автоматически определяются средствами BIOS в подменю "IDE HDD AUTO DETECTION". • MODE - выбор режима представления (LBA, Normal, Large, AUTO) логических блоков жесткого диска емкостью более 528 Мбайт. Для всех современных жестких дисков рекомендуется устанавливать режим LBA. Остальные опции описаны в соответствующих разделах. ROM PCI/ISA BIOS «00000006» CMOS SETUP UTILITY AWARD SOFTWARE, INC. STANDARD CMOS SETUP INTRGRATED PERIPHERALS BIOS FEATURES SETUP PASSWORD SETTING CHIPSET FEATURES SETUP IDE HDD AUTO DETECTION POWER MANAGEMENT SETUP SAVE & EXIT SETUP PNP/PCI CONFIGURATION EXIT WITHOUT SAVING LOAD SETUP DEFAULTS LOAD EEPROM DEFAULTS LOAD TURBO DEFAULTS SAVE EEPROM DEFAULTS ESC : Quit : Select Item PU/PD/+/- : Modifi Fl : Help «Shift» F2 : Change Color В середине 1999 года вышла система AWARD-Phoenix BIOS version 4.0 revision 6 (под названием Medallion), в которой кардинально изменился экран SETUP BIOS. Появилось понятие субменю, а список параметров настройки был значительно расширен. Так как названия разделов изменились, в них созданы подразделы, полного соответствия между старыми и новыми версиями BIOS нет. Однако совместимость сохраняется, и в новых системах BIOS следует искать названия параметров , которые в основном остались прежними. Ниже приведен общий вид заглавной страницы AWARD-Phoenix BIOS последней версии. В конкретной модификации системной платы некоторые пункты могут отсутствовать . При входе в подменю "Primary Master" открывается окно для установки параметров ведущего накопителя (их количество и названия могут изменяться в зависимости от типа IDE устройства).
Award BIOS Setup Utility Main Advanced Power Boot Exit Item Specific Help [14 : 19 : 45] System Date [04/21/2003] Legacy Diskette A [1.44M, 3.5 in.] (Enter) to select field Legacy Diskette В [None] ( I ), ( / ) to change value. Floppy 3 Mode Support [Disabled] ►Primary Master [Auto] ►Primary Slave [Auto] ►Secondary Master [Auto] ►Secondary Slave [Auto] Language [English] Supervisor Password [Disabled] User Password [Disabled] Halt On [All Errors] Installed Memory 256MB Fl Help I Select Item /| Change Values F5 Setup Defaults ESC Exit <- Select Menu Enter Select Sub-Menu F10 Save and Exit Type - указывается тип IDE устройства. Может принимать значения: • Auto - автоматическое определение типа IDE-устройства; • None - Запрещает использование любых IDE-устройств; • User Type HDD - установка параметров жесткого диска пользователем; • CD-ROM - подключение CD-ROM; • LS-120 - подключение накопителя LS-120; • ZIP-100 - подключение накопителя ZIP; • МО - подключение магнитооптического накопителя; • Other ATAPI Device - подключение других устройств по протоколу ATAPI. Translation Method - определяет метод передачи данных накопителем. Может принимать значения: • LBA (LogicalBlockAddressing) - наиболее популярный метод, обязательный для дисков объемом более 500 Мбайт; • Match Partition Table (в соответствии с таблицей разделов) - это значение выставляют при подключении жесткого диска с уже установленной операционной системой, когда метод передачи данных неизвестен; • Normal - обычный метод передачи данных; • Large - метод передачи большими массивами данных, применяется очень редко ; • Manual - установка параметров вручную. Cylinders - здесь указывают количество цилиндров жесткого диска. Параметр может быть изменен только в случае установки значения Manual в подразделе Translation Method. Head - здесь указывают количество головок жесткого диска. Параметр может быть изменен только в случае установки значения Manual в подразделе Translation Method. Sector - здесь указывают количество секторов жесткого диска. Параметр может
быть изменен только в случае установки значения Manual в подразделе Translation Method. CHS Capacity - емкость диска, определенная как произведение количества цилиндров на количество головок и на количество секторов. Параметр не может быть изменен. Maximum LBA Capacity - максимальная емкость диска в режиме LBA. Параметр не может быть изменен. Multi-Sector Transfers (передача данных с нескольких секторов диска). Параметр определяет количество секторов, передаваемых как блоки данных. Как правило , чем больше секторов в блоке, тем выше скорость обмена. Может принимать значения: • Disabled - запрещает передачу блоками; • 2, 4, 6, 8, 16, 32 - возможное количество секторов в блоке, задаваемое вручную; • Maximum — оставляет определение количества секторов в блоке на усмотрение BIOS. SMART Monitoring - включение/отключение диагностики состояния жесткого диска в соответствии с требованиями стандарта S.M.A.R.T. Может принимать значения : • Enabled — разрешено; • Disabled — запрещено. PIO Моде (режим программируемого ввода/вывода). Здесь задают номер режима PIO для данного накопителя. Как правило, BIOS верно определяет максимально быстрый режим для устройства. Изменение параметра иногда бывает необходимо при подключении устаревших жестких дисков. Обычно в этом случае значение PIO следует уменьшить. Параметр может принимать значения от 0 до 4. ULTRA DMA Моде (режим Ultra DMA) . Выбор номера режима UltraDMA. Параметр может принимать значения от 0 до 4, а также Disabled (запрещено). Set Device As (установить устройство как...). Параметр позволяет указать, как представить накопитель сменного диска операционной системе. Это поле активно только при выборе соответствующего устройства в подразделе Туре. Может принимать значения: • Auto — BIOS автоматически определяет тип устройства; • Floppy — устройство представляется как гибкий диск; • Hard Disk — устройство представляется как жесткий диск Primary Slave - все значения аналогичны подразделу Primary Master. Secondary Master - все значения аналогичны подразделу Primary Master. Secondary Slave - все значения аналогичны подразделу Primary Master. Halt On - здесь указывают, при каких событиях останавливается процедура загрузки компьютера. Может принимать значения: • All Errors (все ошибки) - выбор этого значения приводит к остановке при любой ошибке; • No Errors (без ошибок) - выбор этого значения не вызывает остановки при любой ошибке; • All but Keyboard (все ошибки, кроме контроллера клавиатуры) - выбор этого значения приводит к остановке при любой ошибке, кроме ошибок контроллера клавиатуры; • All but Disk (все ошибки, кроме ошибок жесткого диска) - выбор этого значения приводит к остановке при любой ошибке, кроме ошибок жесткого диска; • All but Disk/Keyboard (все ошибки, кроме ошибок клавиатуры и/или диска) - выбор этого значения приводит к остановке при любой ошибке, кроме оши-
бок контроллера клавиатуры и/или диска. Остальные опции описаны в соответствующих разделах. 1. Boot & POST При включении ПК автоматически запускается находящаяся в BIOS программа загрузки BOOT-ROUTINE. Эта программа вызывает подпрограмму самопроверки POST (Power-On Self Test), проверяющую процессор, микросхемы ROM, оперативную память, вспомогательные элементы материнской платы, жесткий диск и другую основную периферию. Далее программа загрузки разыскивает другие BIOS-чипы, которые могут быть встроены, к примеру, в платы расширения. SCSI-контроллеры при этом будут запускать свои собственные тестовые программы. После этого BIOS берется уже конкретно за платы расширения, и расстановку и проверку распределения ресурсов (IRQ, DMA., I/O) . Далее с загрузочных секторов жесткого диска в дело вступает начальный загрузчик, BOOTSTRAP LOADER, - программа, знающая файловую структуру носителя данных. Начальный загрузчик вызывает загрузку загрузочных программ операционной системы. Этот стандартный алгоритм значительно дополнился и модернизировался с внедрением РпР-технологии и новой PCI-шины, а позже с появлением операционных систем, разработанных с учетом внедрения новейших технологий. Но более подробно об этом будет сказано ниже. LOAD SETUP DEFAULTS, LOAD FAIL-SAFE, ORIGINAL или AUTO CONFIGURATION WITH POWER-ON DEFAULTS (В зависимости от версии BIOS) Включение этих "безопасных" режимов имеет смысл только тогда, когда система либо вообще не запускается, либо при определенных конфигурациях зависает, сбоит, т.п. При включении таких режимов BIOS переводит систему в самое "консервативное" состояние, отключит внутреннюю и внешнюю кэш-память, переведет видео-кэш в значение "Disabled", задаст максимально возможные режимы ожидания (Waitstates) и т.п. В результате такого выбора увеличивается вероятность включения системы и ее дальнейшей настройки. Above 1 MB Memory Test При установке опции в "Enabled" в процессе тестирования ОЗУ проверяется область памяти свыше 1 Мб (область памяти XMS - Extended Memory Specification). На это расходуется дополнительное время в процессе загрузки, тем более такой тест является излишним, так как драйвер-менеджер памяти HIMEM.SYS сам осуществляет проверку оперативной памяти и предпочтительнее использовать именно этот тест, так как он работает в реальном рабочем окружении. При запрете опции расширенная память не тестируется, а только инициализируется. BIOS Update Обновление BIOS. Процессоры семейства Р6 (Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Xeon) имеют особый механизм, называемый "программируемым микрокодом", который позволяет исправить некоторые виды ошибок, допущенных при разработке и/или изготовлении процессоров, за счет изменения микрокода. Обновления микрокода хранятся в BIOS и загружаются в процессор в процессе выполнения инструкций BIOS. Именно поэтому BIOS для материнских плат с указанными выше процессорами необходимо регулярно обновлять. Может принимать значения:
• "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. В "AMI BIOS" была встречена аналогичная опция под названием "CPU Microcode Updation". Опция может называться "Pentium II Microcode" или "Microcode Update". В процессоры 6-го поколения, начиная с первого Pentium Pro, было встроено новое средство, которое позволяет исправлять многие ошибки процессоров, изменяя микропрограмму в самом процессоре. Это средство называется "перепрограммируемой микропрограммой". Модификации микропрограмм постоянно находятся в системной ROM BIOS (их объем составляет до двух килобайт) , и загружаются в процессор системой BIOS во время выполнения POST-теста. Чтобы можно было установить новую модификацию микропрограммы, BIOS системной платы должен содержать подпрограммы поддержки модификации микропрограмм, т.е. API обновления микрокода. Фактически все BIOS плат для Pentium Pro и Pentium II такие подпрограммы имеют. С помощью программы модификации процессора ("Processor Update Utility") фирмы "Intel", поставляемой обычно с т.н. "боксированными" процессорами, можно также определить, присутствует ли необходимый код в BIOS, сравнить номер версии процессора с номером версии микропрограммы модификации, загруженной в текущий момент, или установить новую микропрограмму модификации, если это необходимо. Указанная программа определяет используемый процессор во время выполнения POST (с помощью CPUID) и ищет соответствующее ему обновление в своей базе. Если найдена более новая версия микрокода, утилита локально перепрошивает блок данных в BIOS, не затрагивая остальные участки. Естественно, что для выполнения перепрошивки предварительно нужно разрешить перезапись флэш-памяти соответствующей перемычкой или опцией в "BIOS Setup" (см. отдельно). Несколько слов о термине "Stepping" (см. также "CPUID Instruction"). Чем выше Stepping процессора, тем меньше он содержит ошибок. Первый символ Stepping - это имя модели («к» - ядро Katmai, «с» - Coppermine), второй символ указывает на серьезные изменения микрокода процессора (для процессоров Pentium III это буквы А, В или С) , а последний - на незначительные изменения. Boot From LAN First При установке в "Enabled" BIOS предпримет попытку первоначальной загрузки из сетевого загрузочного модуля, прежде чем пытаться загрузиться с локального носителя. Boot Sequence Последовательность начальной загрузки системы. Определяется последовательность опроса различных накопителей для загрузки операционной системы. Эти устройства обозначаются либо буквами для физических жестких дисков и обычных дисководов, либо названием устройства, например "CDROM" для накопителей CD- ROM. Поддерживаются устройства LS-120, Iomega ZIP, ATAPI CD-ROM, IDE- и SCSI- диски. Может принимать значения: • "А, С" - такой выбор оправдан только для случая загрузки с дискеты и встречается в старых моделях ПК, • "А, С,SCSI", "С only", • "С, А", • "С,A,SCSI", • "С,CDROM,А", • "CDROM,С,А",
• "D,A, SCSI" (предназначено при использовании минимум двух IDE-жестких дисков), • "Е,A,SCSI" (аналогично для 3-х дисков), • "F,A,SCSI" (аналогично для 4-х дисков), • "LS/ZIP,C", • "SCSI,А,С", • "SCSI,С,А". В некоторых версиях BIOS опция "Boot Sequence" трансформировалась в несколько самостоятельных опций, естественно с большей возможностью отбора и большей гибкостью. Это выглядит следующим образом, например, у "AMI BIOS": • "First Boot Device" • "Second Boot Device" • "Third Boot Device" • "Boot Other Device" (или "Fourh Boot Device") Параметры могут принимать следующие значения: • "Floppy", • "HDD-O", • "HDD-1", • "HDD-2", • "HDD-3", • "LAN" (или "Network"), • "SCSI", • "LS/ZIP", • "CD-ROM", • "Enable", • "Disabled". Конечно, не все перечисленные устройства могут быть первичными загрузочными, перечислен весь перечень устройств для всех четырех опций. А один из вариантов "AMI BIOS" содержит те же опции, но со значениями "Floppy", "Floptical" (RS 120), "CD ROM", "SCSI Device", "Network", "IDEO", "IDE1", "IDE2", а опция "Try Other Boot Devices" через значение "Yes" дает возможность дополнительного выбора варианта загрузки, если имеющиеся варианты не устраивают пользователя. Более современный вариант "AMI BIOS" выглядит совсем необычно: • "Disabled", • "1st IDE-HDD", • "2nd IDE-HDD", • "3rd IDE-HDD", • "4th IDE-HDD", • "Floppy", • "ARMD-FDD", • "ARMD-HDD", • "ATAPI CDROM", • "SCSI" (только в качестве первого или второго загрузочного устройства), • "NETWORK" и • "120" Последние два параметра только в качестве первого загрузочного устройства. Об ARMD (ATAPI Removable Media Disks) смотри подробнее в разделе "Peripherals & Resources".
Другое название опции - "System Boot Sequence". Очень непривычный вариант загрузки в свое время предлагал "Phoenix BIOS" с опцией "System Load". Опция имела два параметра: • "Standard" - ОС могла быть загружена (по умолчанию) либо с флоппика, либо с жесткого диска, • "Diskette Lock" - только с жесткого диска. Понятно, что это было давненько. Дополнительно смотри ниже опцию "HDD Sequence SCSI/IDE First". Необходимо еще отметить следующее. Все перечисленные варианты опций не охватывают всех возможных нюансов загрузки, предлагаемых различными версиями BIOS. Поэтому пользователь должен быть всегда готов к встрече с нестандартной ситуацией. Boot Up Floppy Seek Поиск дисковода при загрузке компьютера. Так можно перевести название этой функции. Но смысл функции значительно шире, поскольку BIOS проверяет, есть ли дисковод для дискет, и идет ли речь при этом о 40- или 80-ти дорожечном дисководе . Производится также проверка первоначального позиционирования головок (поиск нулевой дорожки), т.е. в итоге обеспечивается функционально достаточная проверка работоспособности дисководов гибких дисков. Поскольку все современные дисководы имеют 80 дорожек (с 1993 года дисководы на 40 дорожек не выпускаются; они поддерживали формат в 360 Кб), то эта функция необязательна. Необходимо заметить, что BIOS не может определить разницу между 720К, 1.2М, 1.44М или 2.88М типами дисководов, т.к. все они имеют 80 дорожек. Имеет смысл установить эту опцию в "Disabled" (иначе - "Enabled"), что позволит сократить общее время тестирования ПК после включения. Разрешение опции имеет смысл только в случае, когда загрузка системы производится с дискеты, да и то... Другое название опции - "Floppy Drive Seek At Boot". "Phoenix BIOS" содержит подобную опцию под названием "Fast Boot". Речь в ней идет о возможности пропустить проверку флоппи-дисковода. Уже из наименования опции становится понятным, какой смысл вкладывается в значения "Disabled"/"Enabled". Подобную задачу решает и опция под названием "Floppy Check". Boot Up Numlock Status Опция, определяющая, в каком режиме после включения компьютера должна работать дополнительная цифровая клавиатура. Разрешение этого параметра включает индикатор "Num Lock", и цифровая клавиатура генерирует коды цифр и знаков, в противном случае генерируются коды стрелок, <INS>, <DEL> и т.д. Может принимать значения: • "On" (иногда "Enabled") - включено, • "Off" (иногда "Disabled") - отключено. В некоторых версиях BIOS может появиться и значение "Auto", оно и будет устанавливаться по умолчанию. Другое название опции - "System Boot Up Numlock Status". "AMI BIOS" предлагает свое название - "Boot Up Num-Lock", хотя ясно, что полет фантазии для данной темы весьма ограничен. Подтверждение тому - опция "Numlock". Режим работы в любой момент времени меняется кнопкой <NumLock>. Дополнительная информация представлена в разделе Keyboard. Когда в 1986 г. появилась расширенная клавиатура, то многих пользователей стало раздражать то, что функция "num lock" после загрузки системы включалась автоматически. Поэтому со временем во многих системах стали предусматривать
возможность управления первоначальным состоянием "num lock" через BIOS. Затем опция управления состоянием "num lock" стала стандартной функцией BIOS. Ну и параллельно расширенным аппаратным возможностям функция управления была введена в некоторые операционные системы (речь идет о файле config.sys). Boot Virus Detection Определение вируса в загрузочном секторе. Смысл этого параметра отличается от "Virus Warning" и заключается он в следующем. Если этот параметр запрещен ("Disabled"), то до загрузки операционной системы BIOS переписывает загрузочный сектор во флэш-память и сохраняет его там. Но при этом никаких последствий для системы и пользователя не возникает. При установке параметра в "Enabled" BIOS не будет загружать систему с жесткого диска, если содержимое boot-сектора будет отличаться от сохраненного в памяти. При этом система выводит сообщение, и пользователю далее предоставляется возможность либо загрузить систему с жесткого диска, либо с дискеты. Опция может носить название "BootSector Virus Detection". CPUID Instruction He совсем ясная опция. С одной стороны, в процессе проведения POST-теста на одном из его этапов выполняется команда CPUID для получения т.н. "CPU Vendor String" и параметров Family/Model/Stepping. Т.е. речь идет об идентификации процессора. Естественно, что этот этап POST никак не связан с присутствием в BIOS рассматриваемой опции. С другой стороны, можно было встретить и такое разъяснение. При установке значения "Enabled" программы могут распознавать действующий процессор, например, 486-й, как процессор следующего поколения и даже... Процессорная инструкция cpuid не имеет таких "древних" корней, как многие представленные здесь опции. Инструкция cpuid стала доступна у процессоров, начиная с некоторых моделей 486-х и затем с Pentium. Необходимость в идентификации процессоров вызревала постепенно, по мере их развития. И была она связана, прежде всего, с не совсем полной совместимостью (точнее, обратной совместимостью) старших моделей процессоров семейства х86 с младшими. Эти различия связаны не только с программным обеспечением и процедурами вычислительных операций, но и с управлением различным системным оборудованием или внешними устройствами, определяемым, прежде всего, временными характеристиками , последовательностью взаимодействия, т.п. К тому же программное обеспечение в процессе своего совершенствования, среди прочих аппаратных нюансов, должно учитывать и процедуры обращения к портам ввода/вывода, к BIOS компьютера и т.д. Да и процессоры старших поколений имеют такие архитектурные особенности и расширения, использование которых без предварительной идентификации типа процессора может оказаться невозможным. Достаточно вспомнить о дополнительных процедурах, связанных с процессорами Cyrix. В процессе идентификации процессора может быть считана различная информация: "тип" процессора (OEM-версия, Overdrive, Dual), "семейство", "модель", "степпинг" (специальная дополнительная информация производителя). Процедура идентификации процессора стала просто необходимой для выполнения другой важной задачи, а именно, "обновления микрокода" (см. выше). Cyrix 6x86 / МП CPU ID Если в системе установлен соответствующий названию опции процессор, необходимо опцию разрешить ("Enabled"). В данном случае поддержка процессоров Cyrix осуществляется через BIOS, хотя можно встретить и более традиционный вариант
- установку перемычек на системной плате. Daylight Saving Во включенном состоянии ("Enabled") эта опция позволяет автоматически добавлять или вычитать один час при весеннем или осеннем переводе времени (последнее воскресенье апреля и аналогично в октябре). Этот параметр можно отключить, если установлена "Windows 9х", самостоятельно регулирующая этот процесс. Delay IDE Initial Задержка инициализации IDE-устройства. В данном параметре устанавливается интервал времени (в секундах), в течение которого IDE-устройство не будет опрашиваться BIOS после включения питания. Ненулевое значение параметра рекомендуется устанавливать только в случае применения старых жестких дисков. Не все старые приводы способны достичь номинальной скорости вращения за время, которое при включении ПК проходит до начала тестирования жесткого диска. Опция была введена первоначально в "AMI BIOS" для использования старых накопителей и позднее была оставлена для совместимости. В различных версиях BIOS могут встретиться абсолютно идентичные функции: "Hard Disk Pre-Delay", "Delay For HDD (Sees)". Хотя при этом могут несколько варьироваться значения параметров: от "О" до "15", от "О" до "30", от "1" до "15" и "Disabled". Возможен также и такой подбор значений: 3, 6, 9, 12, 15, 21, 30 и "Disabled" (по умолчанию). Последнее означает, что задержка не устанавливается для всех дисков в системе. Есть еще одна интересная опция с названием "Delay for SCSI/HDD (Sees)". Все сказанное выше справедливо и для SCSI- дисков. Только речь здесь идет уже о PCI SCSI BIOS и о правильном определении параметров диска через BIOS SCSI- контроллера. Для этого и задается задержка от 0 до 60 сек. Drive А Drive В С помощью данных опций пользователь устанавливает спецификацию, формат, можно сказать, стандарт применяемых в системе флоппи-дисководов. Не имеет значения, присутствует второй "флоппик" в ПК или нет, процедуры инсталляции и установки параметров дисководов в "BIOS Setup" попросту стандартизованы, поскольку предложить еще что-либо по данной теме вряд ли возможно. Несколько обобщая возможные варианты параметров установки, имеем следующее: • "None" (или "Disabled", или "Not Installed") - дисковод отсутствует либо запрещен доступ к нему, • "360К, 5.25 in" - 5-1/4 - дюймовый стандарт дисковода, емкостью в 360 Кб, • "1.2М, 5.25 in" - 5-1/4 - дюймовый АТ-стандарт высокой плотности, емкостью 1,2 Мб, • "720К, 3.5 in" - 3-1/2 - дюймовый стандарт, емкостью 720 Кб, • "1.44М, 3.5 in" - аналогично для емкости 1,44 Мб, • "2.88М, 3.5 in" - аналогично для емкости 2,88 Мб. Опции, предназначенные для флоппи-дисководов, также могут носить разные наименования, хотя возможности здесь явно ограничены: "Floppy Drive А:/В:", "Diskette А:/В:", "Legacy Diskette А:/В:". Flash BIOS Protection Включение опции запрещает доступ к Flash BIOS вирусам и... неопытным пользователям. При этом не может быть произведено обновление содержимого Flash
BIOS. Для обновления функцию надо отключить. На некоторых материнских платах функция реализована не в виде опции "BIOS Setup", а в виде перемычки, либо не реализована вовсе. Желательно функцию включить. Может принимать значения: • "Enabled" - защита установлена, • "Disabled" - доступ разрешен. Естественно, что такая же функция присутствует и в "Phoenix BIOS". Только в "Flash Write" (это видно по названию) все наоборот: "Disabled" делает невозможной перезапись BIOS, "Enabled" допускает такую операцию. В любом случае более серьезного отношения к себе потребует документация на материнскую плату и знание самого процесса обновления Flash, если в этом будет необходимость. Floppy 3 Mode Еще одна, не так уж и редко встречающаяся, опция по установке параметров флоппи-дисководов. Во включенном состоянии ("Enabled") позволяет системе, как это не тривиально, поддерживать 3,5-дюймовые дисководы с возможностью читать дискеты на 720 Кб, 1,44 и 2,88 Мб. Хитрость в том, что этот режим является японским стандартом для флоппи-дисководов и, естественно не применяется (за исключением некоторых стран Юго-Восточной Азии) во всем остальном мире. А по техническим параметрам совместное использование опции и таких "японских" дисководов позволяет достичь скорости передачи в 1 Мб/сек. Так что эта совместимость "в наших условиях" имеет мало смысла. Опция может называться и "Floppy 3 Mode Support". Halt On Сразу после включения ПК, во время теста самопроверки POST, при нахождении какой-либо аппаратной ошибки система прекращает загрузку и выводит наименование устройства, вызвавшего сбой. Будет ли произведена остановка, и в каких случаях это произойдет, как раз и определяет параметр команды "Halt On". Возможными параметрами являются: • "No Errors" - POST никогда не прерывает работу, какая бы нефатальная для системы ошибка не была обнаружена (нарушение работы устройства или даже его отсутствие), • "All Errors" - остановка работы при возникновении любой критической, но не фатальной, ошибки. Интегрированная опция, • "All, But Keyboard" - остановка при любой критической ошибке, кроме ошибки клавиатуры, • "All, But Diskette" - аналогично, только с игнорированием ошибок дисководов , • "All, But Disk/Key" - игнорирование ошибок клавиатуры и дисководов. "Phoenix BIOS" содержит аналогичную опцию под названиями "Error Halt", "POST Error Halt" или "POST Errors", правда, с заметно ограниченными возможностями: "Halt On All Errors" и "No Halt On Any Errors". HDD Sequence SCSI/IDE First В представленной уже опции "Boot Sequence" (или аналогичной) пользователь может выбрать в качестве загрузочного любое мыслимое и немыслимое устройство. Но так было не всегда. И это касается также SCSI- и IDE-дисководов. При размещении устройств IDE и SCSI в одной и той же системе загрузочным устройством мог быть основной (master) жесткий диск на первичном канале IDE. Обычно Загрузка с диска SCSI при смешанной конфигурации была невозможна. Но это, прежде всего, было связано с возможностями системной платы. В современных материнских платах возможность загрузки с дисководов SCSI предусмотрена. В BIOS материнской платы ASUS P/I-P55T2P4 (1996 г.) был предусмотрен пара-
метр "HDD Sequence SCSI/IDE First". Аналогичные опции появились затем в BIOS системных плат других производителей. Благодаря такой возможности стало вполне реальным помещать загрузочную запись для операционной системы не только на диск IDE, но и на диск SCSI. А это позволяет загружать несколько ОС, не используя специальных программных средств. Возможными значениями параметра являются: • "SCSI", • "IDE". Keyboard Клавиатура. Значение "Installed" не вызывает вопросов. Если установить "not installed", эта опция укажет BIOS на отмену проверки клавиатуры во время стартового теста, что позволяет перезапускать ПК с отключенной клавиатурой без выдачи сообщения об ошибке теста клавиатуры. Это может оказаться необходимым при работе файл-сервера, сервера печати, в т.ч. из соображений безопасности . Аналогичную задачу решает опция "System Keyboard" (AMI BIOS) с параметрами "Present" (по умолчанию) и "Absent". LAN Remote Boot Эта опция "Phoenix BIOS" заметно отличается от приведенной выше "Boot From LAN First". Функция удаленной загрузки используется, в частности, когда ни флоппи-дисковод, ни жесткий диск не установлены в системе или опциально отключены. При этом реализуются два различных протокола Загрузки: BootP и LSA. Отсюда и возможные значения: • "BootP" - "BootP" сетевой BIOS активизирован, и операционная система может быть загружена с сервера посредством BootP-протокола, • "LSA" - аналогично для LSA-протокола, • "Disabled" - удаленная загрузка невозможна. Сетевой BIOS не активизирован . Через "BIOS Setup" можно также включить поддержку "Intel Boot Agent", что позволит загрузить ПК по сети с использованием протоколов РХЕ и RPL. Так что возможны и другие вариации подобных опций. Language Support Опция по установке языка интерфейса "BIOS Setup". Возможных значений, как правило, пять: • "English (US)" (по умолчанию), • "Francais", • "Italiano", • "Deutsch", • "Espanol". Данная опция предложена "Phoenix BIOS". Он же предлагает и опцию "Language". "AMI BIOS" представил опцию "Change Language Setting". Memory Test Tick Sound Опция, позволяющая сопровождать тест памяти периодическими звуковыми сигналами. Рекомендуется устанавливать в "Enabled" для озвучивания процесса загрузки, косвенной оценки объема инсталлированной памяти и дополнительного подтверждения, в частности, правильности установок "CPU clock speed/Turbo switch". Последнее может удивить пользователя! А дело в том, что по высоте тона (будем считать, что каждый наделен музыкальным слухом) можно, опять-таки
несколько субъективно, оценить быстродействие загружаемой системы. На это как раз и влияют определенные опции "BIOS Setup", о них будет сказано ниже, а также положение переключателя <TURBO>. Numeric Processor Test Тест цифрового процессора. Речь в данной опции идет о проверке математического сопроцессора (FPU - Floating Point Unit). Хотя эта опция и устарела, но, тем не менее, парк стареньких ПК еще не исчез бесследно. Устанавливается в "Disabled", если сопроцессор отсутствует (386SX, 386DX, 486SX, 486SLC, 486DLC, более низкие модели). При отключении этого теста сопроцессор, если он даже и присутствует в системе, не распознается и считается отсутствующим. Option ROM Scan Сканирование необязательного (опциального) ПЗУ. "Необязательное" ПЗУ - это фрагмент BIOS, который может располагаться на платах адаптеров, и вызываться через системный BIOS для инициализации платы. Сканирование такого необязательного ПЗУ применяется в основном только к контроллеру SCSI. Параметр опции включает ("Enabled") или отключает ("Disabled") выполнение инициализации ПЗУ. Инициализация ПЗУ включает в себя сканирование шины SCSI на предмет наличия устройств, содержащих дополнительный BIOS. Но речь может идти и о системной загрузке через сеть. Тогда поиск дополнительного BIOS будет вестись и на специализированных сетевых картах расширения. Следующая опция, "Delay on Option ROMs", решает еще одну задачу. Если опция включена, BIOS будет делать краткую задержку в конце каждого сканирования необязательного ПЗУ. Задержка предоставляет аппаратуре платы некоторое время, чтобы она пришла в устойчивое состояние после инициализации. Задержка несколько замедляет начальную загрузку, но ее имеет смысл включать, если во время начальной загрузки инициализация оборудования выполняется неустойчиво. Еще одну дополнительную опцию предложил "AMI BIOS". В опции "Display Mode at Add-On ROM Init" также речь идет об инициализации дополнительного BIOS, но уже о том, в какой форме процесс инициализации "Add-On ROM" будет отображаться на системном мониторе во время проведения POST. Значения опции: "Force BIOS" ("принудительный вывод на дисплей процесса инициализации") и "Keep Current" ("сохранение текущего состояния" - не совсем ясный момент). Overclock Warning Message При установке опции в "Enabled" в процессе самотестирования системы выводится соответствующее сообщение, если процессор разогнан. Столь замечательная опция принадлежит "AMI BIOS". Processor Number Feature Опция для установки автоматического считывания и вывода информации о встроенном серийном номере процессора Pentium III в BIOS материнских плат, поддерживающих его установку. Для реализации такой возможности, естественно, требуется значение параметра как "Enabled". Во всех остальных случаях устанавливается значение "Disabled". Оно же устанавливается по умолчанию. Опция может носить название "Processor S/N". В "Phoenix BIOS" встречена аналогичная опция с названием "CPU Serial Number", а в "AMI BIOS" - "Processor Serial Number". Quick Power On Self Test Быстрый тест компьютера после включения питания. Разрешение этого параметра приводит к некоторому сокращению времени на начальное самотестирование компьютера (POST), особенно при значительных объемах оперативной памяти. Следует
только учесть, что память, например, в этом случае не тестируется, а только проверяется ее размер. Сокращение времени тестирования происходит также за счет пропуска некоторых пунктов проверки (например, упрощенно фиксируется готовность жесткого диска, без специальной паузы ожидания на "разгон" двигателя) . Если при работе ПК возникают какие-либо проблемы, то лучше при его включении осуществлять полный тест. Хотя надо отметить, что часто встречающиеся рекомендации по сокращению времени загрузки ПК не дают особенного эффекта, а вот проблем перед пользователями ставят достаточно. Поэтому к советам специалистов необходимо подходить дифференцировано, т.е. решать в каждом конкретном случае "свою" маленькую проблему. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено (по умолчанию). "AMI BIOS" может содержать аналогичную опцию под названием "Quick Boot" или "Quick Boot Mode". RTC Y2K H/W Roll Over При установке опции в "Enabled" происходит тестирование системы на проблему 2000 года. "Disabled" устанавливается по умолчанию. Несмотря на характер проблематики, опции такого рода встречаются довольно редко. Проверка на правильность отображения через CMOS RTC 2000-го года стала встраиваться в системы в 98-м году и не получила массового распространения. Причина заключалась и в том, что на уровне BIOS весьма непросто оказалось реализовать полноценную диагностику, ведь требовалась проверка не только "новогодней ночи", а и многих других дат (например, 29 февраля). Scan User Flash Area Просмотр пользовательской области памяти. 4 Кб пользовательской области Flash-памяти, расположенной в области адресов FFFF8000h-FFFF8FFFh, стандартно предназначены для вывода на экран монитора в процессе POST-теста т.н. ОЕМ- логотипа. Эта область памяти является перенастраиваемой. С помощью специальных утилит в эту область можно записать собственный логотип, а также при желании пользовательские бинарные файлы, которые могут быть запущены во время Загрузки. Включение опции ("Enabled") позволяет BIOS просматривать Flash- память для поиска таких файлов и их запуска во время POST. "Disabled" устанавливается по умолчанию, при этом исполняемые коды пропускаются. Данная опция характерна для "Phoenix BIOS" и "AMI BIOS". Setup Prompt Эта опция "AMI BIOS" позволяет выводить/не выводить на экран сообщение "Press Fl to enter SETUP" для доступа к "BIOS Setup" в процессе старта системы. "Enabled" устанавливается по умолчанию, a "Disabled" косвенно может служить в качестве защитной функции. "Phoenix BIOS" содержит такую же опцию, но с выводом сообщения "Press F2 to enter SETUP". Но надо отметить, что на протяжении многих лет огромные армии пользователей ПК общались с системой через другую и естественно более привычную опцию "AMI BIOS" - «Hit "Del" Message Display», отключение которой не позволяло вывести на экран монитора сообщение о том, с помощью какой клавиши возможен доступ к "BIOS Setup". Summary Screen Опция "Phoenix BIOS", позволяющая выводить ("Enabled") или не выводить ("Disabled") на экран монитора системные (диагностические) сообщения в про-
цессе загрузки системы. Аналогичная опция "AMI BIOS" называется "Boot-time Diagnostic Screen". По умолчанию ("Disabled") BIOS отображает только графический логотип вместо более полезных сообщений о начальной загрузке. Для отображения всех информационных сообщений опцию надо включить. С приведенными выше солидаризируется еще одна опция "Phoenix BIOS" под именем "Quiet Boot" ("спокойная загрузка"). Для нее "Disabled" означает полноценный вывод на экран всей процедуры начального тестирования (POST- сообщения), a "Enabled" ведет к показу только т.н. "OEM logo". Правда, при этом с помощью специального набора клавиш (он указывается в документации) можно все-таки вывести и более нужную информацию. Swap Floppy Drive Перестановка дисководов. Опция, позволяющая "поменять местами" дисководы А: и В: и сделать загрузочным дисковод В: (или наоборот). Опция имеет смысл только при наличии двух дисководов в компьютере и необходимости сделать загрузочным дисковод 5.25". При этом дисководы меняются местами только логически, а не физически. Это означает, что никаких механических действий пользователь не производит. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено (по умолчанию). Опция может иметь название "Floppy Drive Swap" или "Onboard FDC Swap A&B" со значениями "No Swap" и "Swap AB". USB Keyboard Support Via Метод поддержки USB-клавиатуры. Таких методов два: либо поддержка USB- клавиатуры операционной системой на уровне драйверов, либо аппаратное определение через BIOS. Если есть необходимость работы в системе, не поддерживающей USB-шину, то необходимо включить поддержку через BIOS. Может принимать значения : • "OS" - речь идет, например, о "Windows 98", • "BIOS" - такая установка необходима для той же "MS-DOS" или "UNIX". "Phoenix BIOS" содержит почти аналогичную опцию, точнее даже две. К тому же они носят более расширенный характер, т.к. речь может идти и о "мыши". Но есть одно существенное отличие. Данные опции предназначены для поддержки функционирования на USB-шине "обычных", т.е. стандартных устройств. Их подключение может осуществляться через специальные переходники, поэтому ничего странного в этом всем и в этих опциях нет. "USB BIOS Legacy Support" через "Enabled"/"Disabled" разрешает/запрещает поддержку клавиатуры (или мыши) напрямую через BIOS. Вторая опция ("USB Legacy Support") разрешает/запрещает распознавание периферии операционной системой. Video Установка типа видеоадаптера для первичного системного монитора. Хотя вторичный монитор поддерживается и некоторыми ОС, установки в "BIOS Setup" для него отсутствуют. По умолчанию устанавливается "EGA/VGA". Возможны варианты: • "Mono" (Monochrome) - для монохромных видеоадаптеров, • "Hercules" - также для монохромных видеоадаптеров, • "MDA" - для монохромных видеоадаптеров, поддерживающих только текст, • "CGA 80" (Color Graphics Adapter) - для режима 80 колонок, • "CGA 40" (Color Graphics Adapter) - для режима 40 колонок, • "EGA/VGA" (Enhanced Graphics Adapter/Video Graphics Array) - для EGA-,
VGA-, SVGA- и PGA-адаптеров мониторов. Последний параметр может называться и "VGA/PGA/EGA". Опция может иметь название и "Primary Display", а для выбора значений могут быть предложены "VGA/EGA", "CGA40x25", "CGA80x25", "Mono" и "Absent". Вариант с отсутствующим дисплеем также может найти применение, как ни странно, например, в специализированных технологических системах. Во всяком случае, автор с такой ситуацией сталкивался. И еще! В "BIOS Setup" такой тип адаптера также может встретится, а в литературе так уж точно - XGA (extended Graphics Array). Такие видеоадаптеры начали выпускаться "IBM" в 1990-м г. для компьютеров с шиной МСА, они поддерживали режим "Bus Master", отличались повышенным разрешением, высококачественной графикой и производительностью. Необходимо вспомнить и о применении жидкокристаллических дисплеев. Опция может называться "LCD&CRT", а значения параметра могут быть следующие: • "LCD" (Liquid Crystal Display) - жидкокристаллический дисплей, • "CRT" (Cathode Ray Tube) - дисплей с электронно-лучевой трубкой, • "AUTO" - автоматическое определение устройства, • "LCD&CRT" - объединенный параметр. Virus Warning Предупреждение о вирусе. Разрешение этого параметра ("Enabled") запрещает любую запись в загрузочный сектор жесткого диска или таблицу разделов (partition table). При попытке изменения этих областей BIOS останавливает систему с выводом на экран монитора соответствующего сообщения, а также звукового сигнала. При этом пользователь может либо разрешить запись, либо запретить ее. Технически эта задача решается следующим образом. На этапе проведения POST-теста перед входом в процедуру обработки дискового сервиса (INT13h) устанавливается транзитный программный модуль, который анализирует входные параметры функции и детектирует две ситуации: попытку записи в BOOT Sector и попытку форматирования 0-й дорожки. Если система условий выполняется, вместо дисковой операции выдается предупреждающее сообщение и звуковой сигнал. На соответствующем шаге теста выполняется перестановка вектора INT13h на транзитный контролирующий модуль, если в "BIOS Setup" включен данный режим. Данный алгоритм, в зависимости от прошивок, может видоизменяться, но суть останется прежней. Подобным образом BIOS отслеживает ситуацию и при работе операционной системы. Опция введена для защиты от так называемых boot-вирусов, поражающих загрузочный сектор. Стандартные действия при этом - запуск антивирусных программ, прежде всего с защищенных дискет. Эта опция должна быть обязательно отключена при форматировании жесткого диска, при вводе команды FDISK/MBR, при инсталляции операционных систем, при использовании администратора начальной загрузки OS/2 (OS/2 Boot Manager), который использует запись в загрузочный сектор. Кроме того, некоторые диагностические программы при обращении к boot-сектору могут вызвать появление сообщения о "вирусной атаке", что не отражает текущую ситуацию. Применение этой функции не имеет смысла в случае использования SCSI- и ESDI-дисков, поскольку они используют собственный BIOS на контроллере. Еще одним из возможных вариантов параметра может быть значение "ChipAway", с одной стороны это значение - аналог "Enabled", с другой - это один из вариантов встроенного антивируса. При старте машины выводится надпись "ChipAway Virus Enabled", что не должно пугать пользователя. Опция может называться также "Virus Protection", "Anti-Virus Protection",
"BootSector Virus Protection". Опция "Virus Warning" содержится и в "Phoenix BIOS", но с несколько другими Значениями: • "Enabled" - система останавливается с выводом сообщения при попытке изменения загрузочного сектора, • "Confirm" - изменения вступают в силу автоматически. Это как раз и может потребоваться при инсталляции новой ОС, • "Disabled" - загрузочные сектора не проверяются (по умолчанию). Wait for <F1> If Any Error Если опция включена, BIOS будет ожидать нажатия клавиши <F1> для продолжения загрузки в случае какой-либо неисправности на стадии тестирования POST, но только в случае не фатальной ошибки. При этом может быть задан перечень аварийных событий, требующих подтверждения пользователя. Если установлено в "Disabled", система выводит предупреждение и продолжает загрузку без ожидания нажатия клавиши. Рекомендуется устанавливать в "Enabled" (или "Yes"). "Disabled" (или "No")может быть рекомендовано для серверных систем, работающих с отсоединенной клавиатурой. Как видим, данная опция "AMI BIOS" по содержанию и своим действиям очень близка "авардовской" "Halt On". Weitek Coprocessor Интересно, что производительность этого сопроцессора в 2-3 раза превышала производительность стандартных интеловских. Сопроцессор Weitek использует (скорее, использовал) некоторую часть системного ОЗУ, поэтому память из этой области должна была быть отображена где-нибудь в других адресах. Одна из "древних" опций "AMI BIOS". Если он имеется в системе, следует установить "Enabled". 1.1. Turbo-функции В давние времена в компьютерах Turbo XT и ранних AT кнопка <TURBO> на передней панели ПК была предназначена для повышения тактовой частоты процессора сверх номинальной с целью ускорения его работы. При этом устойчивая работа на этой частоте не гарантировалась. Появление компьютерных систем с тактовыми частотами, превысившими характеристики предыдущих (4,77 и 8 МГц), сопровождалось далее не только сохранением переключателя <TURBO>, а и, можно сказать, совершенствованием tuгbo-режимов. Прежде всего, пришлось решать проблемы совместимости со "старым" программным обеспечением, у которого какие-либо временные характеристики, задержки формировались путем подсчета циклов процессора. Проблема заключалась в том, что многие старые программы пользовались для измерения времени скоростными параметрами XT, отчего на AT-моделях работали с ошибками. Поэтому на более поздних и быстрых АТ-286 и ранних 386-х компьютерах кнопка <TURBO> стала использоваться для понижения частоты. В режиме "Turbo" процессор работал на своей максимальной частоте (читай, оптимальной), а при отжатой кнопке - на пониженной. Естественно, что при этом менялась частота синхронизации. В компьютерах АТ-286 и 386, у которых входная системная частота делилась внутри процессора пополам, входной сигнал синхронизации назывался "CLK2IN". В начале 90-х годов, на последних 286-х и 386/486-х компьютерах был введен другой способ управления скоростью: частота системного генератора была постоянной, а при замыкании контактов кнопки <TURBO> принудительно замедлялась
работа с внешним кэшем и памятью. Для большинства программ это не давало заметного эффекта, поскольку сам процессор и его внутренний кэш (не в 286-х моделях) продолжали работать с обычной скоростью. В последних 486-х моделях и первых "пентиумных" кроме обычного отключения внешнего кэша стал использоваться режим прерывистой синхронизации. Каким образом это решалось аппаратно? В некоторых реализациях системных плат класса 386/486 порт вывода контроллера клавиатуры 8042, кроме участия в формировании сигналов Gate А20 и Soft CPU Reset, стал формировать также сигналы управления режимом "Turbo" и включения кэш-памяти. Эти сигналы нашли применение и в процедурах POST. На одном из этапов POST порт вывода программировался так, чтобы режим "Turbo" был включен (Hi-Speed), кэш L1 и L2 выключен (Cache-off). Дальнейшее развитие компьютерных технологий привело к изменению и роли многострадальной кнопки <TURBO>. На большинстве современных системных плат кнопка <TURBO> нынче участвует в реализации функций режима "Suspend". Режим "Suspend" обычно может быть запрещен опцией в "BIOS Setup", тогда кнопка <TURBO> не влияет на работу системы. На некоторых новых платах замыкание контактов кнопки снова понижает частоту системного генератора. Об использовании кнопки <TURBO> в реализации режимов энергосбережения - в соответствующем разделе. Boot Up System Speed Опция выбора тактовой частоты процессора при загрузке. Значение "Low" переводит процессор в режим работы с половинной тактовой частотой и без использования внутренней кэш-памяти. Правда, в некоторых случаях тактовая частота системы может быть установлена на уровне АТ-шины, т.е. около 8 МГц. Естественно, что изначально понижается пропускная способность системной и локальных шин, работы памяти и видеоканала, т.п. Такой режим может потребоваться при работе со старыми программами или платами расширения, а также при возможных проблемах при запуске системы. По умолчанию всегда устанавливается значение "High". Несмотря на кажущуюся архаичность данной опции, Вы ее найдете в самых современных системах. Опция может носить название "System Boot Up CPU Speed". Тот же "AMI BIOS" мог предложить возможность смены тактовой частоты процессора с помощью набора клавиш - <CTRL>+<ALT>+<+> (или <->). Deturbo Mode При разрешении этого параметра сигнал FLUSH# становится активным, и никакие данные после этого не кэшируются в свой внутренний кэш процессорами архитектуры Pentium Pro (Pentium II, Deschutes и т.п.). Разрешение этого параметра ("Enabled") следует использовать только при необходимости сознательно замедлить работу компьютера. "Disabled" устанавливается по умолчанию. Опция "AMI BIOS", "Boot Speed", аналогична предыдущим и предлагает следующие значения: "Deturbo" и "Turbo" (по умолчанию). Стоит напомнить, что снижение скоростных характеристик может понадобиться и для старых карт расширения. Опции могут носить название "Turbo Switch", "Turbo Switch Function" и "Turbo/Deturbo Switch", хотя в некоторых случаях речь может идти только о разрешении работы переключателя <TURBO>. А в некоторых случаях, что естественно связано с реализацией чипсета и маркой процессора, возможно, также периодически приостанавливать конвейер процессора. 1.2. Beeps В период действия процедуры POST, BIOS сигнализирует о состоянии системы
выдачей звуковых сигналов. Ниже приводится их перечень для разных типов BIOS. Сигнал Значение AMI BIOS - фатальные ошибки 1 короткий Ошибка регенерации ОЗУ 2 коротких Ошибка проверки четности ОЗУ 3 коротких Ошибка в первых 64 Кбайт ОЗУ 4 коротких Ошибка системного таймера 5 коротких Ошибка процессора 6 коротких Ошибка контроллера клавиатуры 7 коротких Ошибка инициализации защищенного режима 8 коротких Ошибка проверки чтения-записи в видеобуфер 9 коротких Ошибка контрольной суммы ROM BIOS 10 коротких Ошибка проверки чтения-записи CMOS 11 коротких Ошибка кэш-памяти AMI BIOS - прочие ошибки 1 длинный 3 коротких Ошибка в верхней области памяти 1 длинный 8 коротких Ошибка контроллера обратного хода луча дисплея Phoenix BIOS - фатальные ошибки 1-1-3 Ошибка проверки чтения-записи CMOS 1-1-4 Ошибка контрольной суммы ROM BIOS 1-2-1 Ошибка контроллера программируемого интервала таймера 1-2-2 Ошибка инициализации контроллера DMA Сигнал Значение 1-2-3 Ошибка чтения-записи регистров DMA 1-3-1 Ошибка регенерации ОЗУ 1-3-3 Ошибка линии данных первых 64 Кбайт ОЗУ 1-3-4 Логическая ошибка в первых 64 Кбайт ОЗУ 1-4-1 Ошибка адресной линии первых 64 Кбайт ОЗУ 1-4-2 Ошибка контроля четности первых 64 Кбайт ОЗУ 2-1-1 Ошибка в бите 0, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-1-2 Ошибка в бите 1, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-1-3 Ошибка в бите 2, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-1-4 Ошибка в бите 3, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-2-1 Ошибка в бите 4, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-2-2 Ошибка в бите 5, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-2-3 Ошибка в бите 6, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-2-4 Ошибка в бите 7, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-3-1 Ошибка в бите 8, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-3-2 Ошибка в бите 9, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-3-3 Ошибка в бите 10, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-3-4 Ошибка в бите 11, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-4-1 Ошибка в бите 12, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-4-2 Ошибка в бите 13, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-4-3 Ошибка в бите 14, в первых 64 Кбайт ОЗУ 2-4-4 Ошибка в бите 15, в первых 64 Кбайт ОЗУ
Сигнал Значение 3-1-1 Ошибка ведомого (slave) регистра DMA 3-1-2 Ошибка ведущего (master) регистра DMA 3-1-3 Ошибка ведущего (master) регистра маскирования прерываний 3-1-4 Ошибка ведомого (slave) регистра маскирования прерываний 3-2-4 Ошибка контроллера клавиатуры 3-3-4 Ошибка инициализации дисплея 3-4-1 Ошибка контроллера обратного хода луча дисплея 3-4-2 Ошибка видео-ROM Phoenix BIOS - прочие ошибки 4-2-1 Ошибка контроллера таймера 4-2-2 Ошибка контроллера управления питанием 4-2-3 Ошибка контроллера клавиатуры 4-2-4 Недопустимое прерывание в защищенном режиме 4-3-1 Ошибка тестирования RAM 4-3-3 Ошибка второго канала таймера 4-3-4 Ошибка таймера реального времени 4-4-1 Ошибка последовательного порта 4-4-2 Ошибка параллельного порта 4-4-3 Ошибка математического сопроцессора 1-1-2 (НЧ) Ошибка инициализации системной платы 1-1-3 (НЧ) Ошибка расширенной CMOS RAM AWARD-Phoenix BIOS version 4.0 1 короткий Процедура POST прошла нормально 1 длинный, повторяющийся Фатальная ошибка памяти ОЗУ Сигнал Значение 1 длинный, 3 коротких Ошибка чтения-записи видеопамяти Непрерывные короткие сигналы Процессор компьютера перегревается при работе, и его частота принудительно понижена средствами BIOS IBM BIOS Отсутствует Ошибка в системной плате или отсутствует питание 1 короткий Процедура POST завершена успешно 2 коротких Ошибка вывода на монитор Непрерывный Ошибка в системной плате или в блоке питания 1 длинный, 1 короткий Ошибка на системной плате 1 длинный, 2 коротких Ошибка видеоадаптера 1 длинный, 3 коротких Ошибка видеобуфера EGA 3 длинных Ошибка контроллера клавиатуры
1.3. Errors В процессе старта системы и проведения POST-теста возможны различного рода аппаратные ошибки, сопровождаемые параллельным выводом на экран монитора соответствующих сообщений. Некоторые из приведенных ниже сообщений несколько утратили свою актуальность. Несколько ограничены сообщения об ошибках с EISA- шиной. В остальном, этот материал будет, несомненно, полезен. Motherboard: • BIOS ROM checksum error - System halted - проверочная сумма при тесте ПЗУ по адресу FOOOOH-FFFFFH ошибочна. Возможно, потребуется восстановление (перепрошивка) микросхемы с Flash BIOS. • BIOS update for installed CPU failed - нарушение процесса обновления микрокода в процессоре (см. выше опцию "BIOS Update"). Одно из возможных действий - перезапись микросхемы с Flash BIOS. Эта тема в данных материалах не рассматривается. • СН-2 Timer Error - ошибка второго таймера на системной плате. Большинство систем имеет два таймера. • CMOS battery failed, CMOS Battery Has Failed, CMOS Battery State Low, State Battery CMOS Low, CMOS Battery Low, System battery is dead, System battery is dead - Replace and run SETUP - эти сообщения в начале загрузки компьютера свидетельствуют о неисправности батареи, ее разрядке или о возможном снижении питающего напряжения CMOS. Отсюда и возможные действия пользователя. Необходимо проверить напряжение на батарее при выключенном ПК (оно должно превышать ЗВ) , необходимо проверить правильность установки соответствующего джампера на плате (если он присутствует) и при необходимости заменить батарею. • CMOS Checksum Error, CMOS Checksum Failure, System CMOS checksum bad, CMOS checksum bad - неправильная контрольная сумма CMOS. После сохранения информации, в CMOS RAM генерируется контрольная сумма, которая проверяется затем на наличие ошибки. Вывод сообщения об ошибке свидетельствует о повреждении данных в CMOS, возможно из-за сбоя батареи или вирусного вмешательства. Если попытка восстановления "BIOS Setup" окажется неудачной, возможно придется обращаться в сервисный центр со своей материнской платой. • CMOS Display Type Wrong, DISPLAY SWITCH IS SET INCORRECTLY, Display Switch Not Proper, DISPLAY TYPE HAS CHANGED SINCE LAST BOOT, CMOS Display Type Mismatch, Type Display CMOS Mismatch, Monitor type does not match CMOS - RUN SETUP - неправильно выставлен тип монитора (монохромный или цветной) или изменился тип дисплея со времени последней загрузки. Переставить соответствующий джампер на материнской плате в правильное положение (Color/Mono - для устаревших систем) или исправить тип дисплея в "BIOS Setup". • CMOS Memory Size Mismatch, Memory Size Changed, MEMORY SIZE HAS CHANGED SINCE LAST BOOT - объем физической памяти на материнской плате, определенный в течение POST-теста, не совпадает с тем, что хранится в CMOS. Или сообщение вызвано тем, что изменился размер памяти со времени последней загрузки. Причиной для этих сообщений может быть как физическое изменение (добавление/удаление модулей памяти), так и неисправность компонентов памяти. Необходимо перезапустить "BIOS Setup", проверить все установки об объемах используемой памяти. После перезагрузки ПК ошибка может исчезнуть, иначе потребуется замена компонентов материнской платы.
• Memory Size Decreased, Memory Size Increased - аналогичные сообщения, но с конкретным указанием уменьшения/ увеличения установленной памяти. • CMOS System Options Not Set, CMOS Settings Wrong - данные в CMOS повреждены или отсутствуют. Действия пользователя аналогичны вышеприведенным. • CMOS Time and Date Not Set, CMOS Date/Time Not Set - нарушены или не установлены параметры даты и/или времени. Задача сводится к проверке или установке этих параметров в "BIOS Setup". • DISKETTE DRIVES OR TYPES MISMATCH ERROR - RUN SETUP - типы дисководов, фактически установленных в системе, и их описания в CMOS не совпадают. Необходимо запустить "BIOS SETUP" и ввести правильные типы дисководов. • Real time clock failure, Real time clock error - ошибка часов реального времени. Необходимо вызвать "BIOS Setup" и попытаться установить правильное время. Если ошибка не исчезнет, то, возможно, придется обращаться в сервисные службы. • System timer error - ошибка системного таймера на плате. NVRAM: • NVRAM Checksum Error, NVRAM Data Invalid, NVRAM Cleared - конфигурационные данные ESCD будут заново инициализированы, поскольку была выявлена ошибка в контрольной сумме NVRAM (Non-Volatile RAM - энергонезависимая память). • Checking NVRAM, Update OK! , Updated Failed - производится проверка NVRAM. Данные NVRAM были нарушены, но их обновление прошло нормально. Данные NVRAM нарушены, их обновление оказалось невозможно. BOOT: • Boot error Press Fl to retry (Phoenix) - ошибка указывает на отсутствие жесткого диска или загрузочных областей. Возможно не выбран активный раздел. • CPU ID Ox failed - ошибка инициализации процессора во время проведения POST-теста. Если такая ошибка появилась в серверной системе, то можно попробовать отключить установки в статусном меню CPU. В остальных случаях требуется вмешательство специалиста. • DISK BOOT FAILURE, INSERT SYSTEM DISK AND PRESS ENTER - не найден Загрузочный диск. Прежде такое сообщение указывало на невозможность доступа к загрузочному устройству или на его отсутствие. А в качестве таких устройств могли фигурировать жесткий диск или флоппи-дисковод. Ныне к таким устройствам добавились CD-ROM, сетевые адаптеры с возможностью удаленной загрузки, т.п. (см. выше). Необходимо проверить правильность подключения стандартных дисководов, попытаться загрузиться с дискеты и проверить системные файлы на жестком диске. • Diskette Boot Failure, Invalid Boot Diskette - дискета в дисководе «A:» не является загрузочной, т.е. невозможно загрузиться с дискеты в процессе запуска ПК. Дискета может не быть загрузочной, либо системные файлы повреждены. • Invalid Drive Specification - жесткий диск не разбит на разделы, записи таблицы разделов повреждены или содержат неверные данные. Все действия необходимо начать с помощью программы FDISK. • Invalid Media in Drive D: - это означает, что жесткий диск еще не разбит на разделы. • Invalid Media Type - поврежден (или не инициализирован) загрузочный сек-
тор, каталог или таблицы FAT. Диск может быть разбит на разделы, но не отформатирован. Missing Operation System - это сообщение, как и некоторые другие, не связано с проведением процедуры POST. Вывод этого сообщения ("Отсутствует операционная система") говорит, в лучшем случае, об отсутствии или нарушении основных конфигурационных файлов системы, а также о возможных нарушениях таблицы разделов жесткого диска. Запись в таблице раздела может указывать на сектор, который не является началом раздела. Причина ошибки может исходить и из главной загрузочной записи. Для решения проблемы, прежде всего, необходимо проверить правильность установки параметров в BIOS (возможен сбой из-за разряда батареи). Главную загрузочную Запись можно восстановить с помощью команды FDISK/MBR. Либо потребуется переформатирование логических разделов с последующей установкой ОС. Operating system not found - почти аналогичное сообщение, но требующее проверки параметров дисководов в "BIOS Setup", в том числе и в опции "Boot Sequence". Override enabled - Defaults loaded - если система не в состоянии загрузиться, используя текущую CMOS-конфигурацию, BIOS перезаписывает ее, и устанавливает значения параметров по умолчанию. PRESS A KEY ТО REBOOT - сообщение выводится после вывода информации об обнаружении ошибки в процессе выполнения POST-теста с необходимостью дальнейшей перезагрузки ПК. Нажать любую клавишу. Press ESC to skip memory test - предоставляется возможность пропустить полный тест памяти. PRESS Fl ТО DISABLE NMI, F2 ТО REBOOT - проблемы с немаскируемыми прерываниями. Возможно ошибка в работе контроллера прерываний, хотя ошибка может возникнуть и при проверке памяти по четности. Речь идет об обработчике-Заглушке немаскируемого прерывания (Non-maskable Interrupt). Это не один из этапов POST, а процедура, на которую указывает вектор немаскируемого прерывания. Если возник запрос NMI, и не удалось идентифицировать причину NMI, в Port80 выводится этот код, на экран выводится сообщение: "Press Fl to disable NMI, F2 to reboot". И ожидаются действия пользователя по блокированию возникшей проблемы или для перезагрузки. Primary Boot Device Not Found - не найдено первичное загрузочное устройство (жесткий диск, флоппи, CD-ROM, т.п.). Необходимо проверить правильность подключения соответствующих устройств и установки по ним в "BIOS Setup". No Boot Device Available - аналогично. NO ROM BASIC - SYSTEM HALTED (AMI) - обозначает остановку процесса Загрузки из-за повреждения или отсутствия загрузочного сектора, или главной загрузочной записи на загрузочном диске. Причиной ошибки может быть и неправильная установка параметров жесткого диска в "BIOS Setup". Но по большому счету речь может идти об отсутствии загрузочного устройства, будь то гибкий или жесткий диск, сетевой адаптер, т.п., с одной стороны, а с другой, об отсутствии интерпретатора BASIC в ПЗУ (прошивался в первых моделях ПК) . Действия пользователя при этом практически те же, что описаны для сообщения "Missing Operation System". SYSTEM HALTED, (Ctrl-Alt-Del) TO REBOOT - обозначает остановку процесса загрузки после обнаружения серьезной ошибки. Необходимо перезагрузить ПК с помощью одновременного нажатия трех указанных клавиш либо повторного включения питания. Возможно ошибка исчезнет.
CHIPSET: • 8042 Gate - A20 Error!, GA20 Error - неисправность работы вентиля линии А20 контроллера клавиатуры (8042). Заменить, если это возможно, контроллер клавиатуры. Ошибка может проявиться и во время переключения в защищенный режим работы процессора в процессе проведения теста POST. В некоторых случаях эту ошибку можно обойти, переведя в "BIOS Setup" опцию управления линии А20 на управление с помощью чипсета. • Address Line Short! - проблема со схемой декодирования адреса памяти, адресных линий модулей памяти или с самими модулями. Имеет смысл перезагрузиться. Проблема может разрешиться сама собой. В противном случае, возможно, потребуется замена системных компонентов. • BUS Timeout NMI at Slot X - ошибка тайм-аута обращения по системной шине для платы расширения в слоте X (EISA) . • Fail-Safe Timer NMI - прерывание от таймера, вызванное превышением допустимой длительности шинного цикла, которая контролируется системой. MEMORY: • Cache Memory Bad, Do Not Enable Cache!, Cache Memory Bad, System Cache Error - ошибка внешней кэш-памяти. Возможно потребуется замена соответствующего компонента. Хотя сначала стоит попробовать просто перезагрузиться или отключить кэш в "BIOS Setup". • ЕСС Error - некорректируемая ошибка в памяти. Ее адрес не может быть определен. Возможно потребуется обращение в специализированные технические службы. • Extended RAM Failed at offset: nnnn, System RAM Failed at offset: nnnn - ошибка инициализации памяти. Произошел сдвиг начального адреса на nnnn- диапазон. • I/O Card Parity Error at xxxxx - ошибка по четности по адресу ххххх при проверке отображаемой памяти карты расширения. Если адрес не может быть определен, то сообщение имеет вид I/O Card Parity Error ???? • Memory Address Error at XXXX - ошибка в одном из модулей памяти с указанием конкретного адреса. Возможно требуется замена модуля. • Memory mismatch, run Setup - необходимо установить опцию "Memory Relocation" в "Disable" (см. ниже). • Memory Parity Error at XXXX - ошибка контроля четности при тестировании адреса ХХХХ. Если память поддерживает контроль четности, то требуется ее замена. Если адрес не может быть определен, то сообщение имеет вид Memory Parity Error ???? • Memory test fail - BIOS сообщает, что при тестировании памяти имелись ошибки. При этом дополнительно сообщается о типе и месторасположении ошибки. • Memory Verify Error at XXXX - ошибка при тестировании памяти, точнее, при попытке записи по определенному адресу. Если ошибка повторяется, то потребуется замена памяти. • Off Board Parity Error, OFF BOARD PARITY ERROR ADDR (HEX) = (xxxx) - ошибка по четности памяти, установленной на карте расширения. • OFFENDING ADDRESS NOT FOUND, OFFENDING SEGMENT - это сообщение выводится как конъюнкция (логическое "И") операций проверки "I/O CHANNEL CHECK" и "RAM PARITY ERROR", когда ни одно из устройств, вызвавших проблему, не может быть точно определено. Возможна проблема и с контроллером памяти. • On Board Parity Error - ошибка контроля четности системной памяти. Ошиб-
ка может быть вызвана соответствующей периферией, занимающей адрес, указанный в сообщении об ошибке. • Parity Error - нелокализованная ошибка по четности при проверке системной памяти. • RAM PARITY ERROR - CHECKING FOR SEGMENT - ошибка контроля четности памяти . • Uncorrectable ЕСС DRAM error - некорректируемая ошибка памяти. PCI: • On Board PCI VGA not configured for Bus Master - это сообщение выводится, когда интегрированная на системной плате видеокарта не настроена для работы в режиме "захватчика" шины. В "BIOS Setup" необходимо найти опцию "Shared PCI Master Assignment" (или аналогичную), установить значение "VGA". • PCI Error Log is Full - это сообщение выводится, когда журнал содержит более 15 конфликтов, связанных с PCI-шиной. Дополнительные ошибки не будут заноситься в журнал (см. раздел о серверных установках). • Unknown PCI error - нелокализованная ошибка PCI-устройства. Необходимо проверить все устройства на PCI-шине. Причина может быть и в мостовой схеме. RESOURCES: • Bad PnP Serial ID Checksum - контрольная сумма идентификационного номера Р&Р-устройства ошибочна. • DMA #1 Error, DMA #2 Error - ошибка первого/второго канала DMA. Ошибка может быть вызвана соответствующим периферийным устройством. • DMA Bus Time-out - устройство, работающее в режиме DMA, удерживает шину (цикл шины) более 7,8 мкс. Проблема в платах расширения. Необходимо найти плату, которая вызывает эту ошибку, и заменить ее. Причиной может быть и неисправность материнской платы. • DMA Error - ошибка контроллера DMA. Возможна Замена материнской платы. • Floppy Disk Controller Resource Conflict - контроллер флоппи-дисковода запрашивает ресурс, уже используемый. • INTR #1 Error, INTR #2 Error - первый/второй контроллер прерываний не прошел POST. Необходимо проверить устройства, занимающие IRQ 0-7/IRQ 8- 15. • Invalid System configuration Data - нарушение области ESCD. Необходимо войти в "BIOS Setup" и опцию "Reset Configuration Data" (или аналогичную) установить в "Yes". • Invalid System Configuration Data - run configuration utility • Press Fl to resume, F2 to Setup - аналогичный и более полный вариант. • Parallel Port Resource Conflict - параллельный порт запрашивает ресурс, уже используемый. • PCI I/O Port Conflict - два устройства запрашивают один и тот же ресурс. • PCI IRQ Conflict - два устройства запрашивают один и тот же ресурс. • PCI Memory Conflict - два устройства запрашивают один и тот же ресурс. • Primary Input Device Not Found - назначенное первичное входное устройство (клавиатура, "мышь" или другое) не обнаружено. • Primary/Secondary IDE Controller Resource Conflict - первичный/вторичный IDE-контроллер запрашивает ресурс, уже используемый.
• Serial Port 1 Resource Conflict вает ресурс, уже используемый. • Serial Port 2 Resource Conflict вает ресурс, уже используемый. • Static Device Resource Conflict, P&P ISA-карта запрашивает ресурс, - первый последовательный порт запраши- - второй последовательный порт запраши- System Device Resource Conflict - не- уже используемый. KEYBOARD: • К/В Interface Error, Keyboard/Interface Error - ошибка связи с клавиатурой. Проверить подсоединение клавиатуры, проверить положение переключателя ХТ/АТ на клавиатуре, а также поэкспериментировать с опцией "Halt On". В противном случае возможно неисправен контроллер клавиатуры. • Keyboard controller error - ошибка контроллера клавиатуры. Необходимо вначале подключить другую клавиатуру. • Keyboard Error - ошибка клавиатуры. Проверить подключение клавиатуры и соответствие типа клавиатуры контроллеру. А также необходимо проверить "временные" установки в "BIOS Setup". Можно попытаться отключить тестирование клавиатуры при загрузке. • Keyboard error nn - ошибка клавиши на клавиатуре. В шестнадцатеричном виде указан ее код. • KEYBOARD ERROR OR NO KEYBOARD PRESENT - ошибка клавиатуры или клавиатура отсутствует. Все действия аналогичны. Необходимо также удостовериться, что во время включения ПК не нажата какая-либо клавиша, а также проверить соответствие наличия клавиатуры и установок в "BIOS Setup". • Keyboard failure, press [Fl] to continue - причиной такого сообщения могут быть неконтакт (обрыв) кабеля клавиатуры, заедание какой-либо наиболее часто используемой клавиши. Но, прежде всего, необходимо проверить установки опций "Typematic Rate" и "Typematic Delay", так как может иметь место несовместимость установок клавиатуры в "BIOS Setup". • Keyboard is locked . . . Unlock it, Keyboard is locked out - Unlock the key - необходимо разблокировать клавиатуру. Причиной такого сообщения может быть блокировка клавиатуры защитным ключом. Возможно потребуется проверить правильность подсоединения ключа к разъему материнской платы. • Keyboard Stuck Key Failure - "Phoenix BIOS" сообщает о залипании клавиши . FLOPPY: • Diskette drive А/В error, Incorrect Drive A/B - run SETUP - необходимо проверить правильность установок в "BIOS Setup", а также правильность подсоединения дисководов. • FDD Controller Failure, FLOPPY DISK CNTRLR ERROR OR NO CNTRLR PRESENT - ошибка связи с контроллером гибких дисков, невозможность инициализации контроллера, ошибка контроллера. Проверить подсоединение дисковода и его разрешенность на мультикарте (для устаревших систем). • Floppy disk(s) fail - нельзя найти или инициализировать контроллер или сам флоппи-дисковод. Действия аналогичны. • Floppy disk(s) fail (40) - это сообщение в конце теста ПК говорит о возможной ошибке в подключении шлейфа. Непрерывно светящийся индикатор также свидетельствует о неправильном подключении. Ошибка может заключаться и в несоответствии типа флоппи-дисковода, установленного в "BIOS Setup".
HARD DISK: • ERROR ENCOUNTERED INITIALIZING HARD DRIVE, Failure Fixed Disk 0/1, Fixed Disk 0/1 Failure, Hard disk(s) diagnosis fail, C:/D: Drive Error, C:/D: Drive Failure, Hard Disk(s) fail (20) - не инициализируется жесткий диск (жесткие диски). Проверить установку контроллера жестких дисков (для устаревших систем), соединительные кабеля, проверить установку джамперов на жестком диске, а также параметры "BIOS Setup". Но причина может заключаться и в неисправности диска, и жесткий диск может оказаться неформатированным . • ERROR INITIALIZING HARD DRIVE CONTROLLER, HDD Controller Failure, Hard Disk Controller Failure, Fixed Disk Controller Failure, Hard Disk(s) fail (40) - ошибка связи с контроллером жестких дисков, контроллер жестких дисков не инициализируется, неисправность контроллера. Проверить установку контроллера, подсоединение дисковода, подключение соединительных кабелей к системной плате, т.п. и параметры жесткого диска в "BIOS Setup". Также стоит проверить установку джамперов на жестком диске. Причина может быть и в том, что в ПК имеется диск SCSI, но BIOS материнской платы ожидает также наличия диска IDE. Надо войти в "BIOS Setup" и отключить жесткий диск. • HARD DISK INSTALL FAILURE - нельзя найти или инициализировать контроллер или сам жесткий диск. Действия те же, т.е. проверить все механические установки и подключения, а также правильность установок в "BIOS Setup". • Primary/Secondary master/slave hard disk fail, Pri/Sec master/slave HDD Error - POST определил ошибку в первичном/вторичном "master"/"slave" IDE-жестком диске. • Pri/Sec Master/Slave Drive - POST сообщает, что устройство несовместимо с интерфейсом ATAPI. Необходимо проверить правильность установок в "BIOS Setup". EISA: • EISA Configuration is Not Complete - информация о конфигурации EISA-шины и устройств на ней задана не полностью. Система может быть загружена без расширений EISA, т.е. как ISA-система, но это даст возможность выполнить полноценно все процедуры конфигурирования с помощью EISA Configuration Utility (ECU). • EISA CMOS Inoperational - ошибка доступа (в процессе чтения/записи) к дополнительной CMOS-памяти, предназначенной для хранения конфигурации EISA-устройств. Одной из причин может быть неисправность батареи. Здесь и далее основная рекомендация - запуск ECU-утилиты. • EISA Configuration Checksum Error, EISA CMOS Checksum Failure - ошибка контрольной суммы дополнительной CMOS-памяти. Причиной также может быть неисправность батареи. • Expansion Board not ready at Slot X - BIOS не может инициализировать плату расширения в слоте X. Проверить саму плату и ее конфигурацию. • ID information mismatch for Slot X Wrong Board in Slot X - идентификатор установленной платы расширения EISA не совпадает с записью в CMOS для этого слота. Возможно установлена плата с ошибочным ID. • Invalid Configuration Information for Slot X - недействительна конфигурационная информация для платы расширения в слоте X. • Invalid EISA Configuration - недействительна конфигурационная информация EISA. • Slot X Not Empty, Slot X Should Be Empty But EISA Board Found - слот X,
записанный в конфигурации как пустой, занят платой расширения. • Slot X Should Have EISA Board But Not Found - слот X сконфигурирован под плату расширения, но она не обнаружена. SCSI: • Device connected, but not ready - "ultra-wide SCSI"-контроллер не получил ответ при запросе данных от инсталлированного SCSI-устройства. Необходимо установить "Send Start Unit Command" в "Yes" в SCSI- конфигурационной программе. • Start unit request failed - BIOS не может отправить "Start Unit Command" в SCSI-устройство. Необходимо в SCSI-конфигурационной программе "Send Start Unit Command" установить в "No". • Time-out failure during... - необходимо проверить терминирование SCSI- шины и правильность кабельных подсоединений. Возможно одно из устройств на SCSI-шине неисправно. SERVER: • Service Processor not properly installed - неправильно инициализируется контроллер управления сервером. • Storage Extension Group = xy, Configuration error, x Storage Extensions(s) found, configured are у SE(s) . Device List: kl, k2 ... - несоответствие установок "Server menu - Storage Extensions" найденным коммуникационным устройствам, где: - SEs - storage expansion units (устройства расширения хранения информации) . Несоответствие их установленному числу, - ху - номер группы, - х - число SE s, найденных на коммуникационной шине, - у - число SEs, введенных в конфигурацию, - kl, k2 ... - идентификаторы устройств хранения. Необходимо проверить и исправить установки в "BIOS Setup". 2. Chipset Auto Configuration Этот режим во включенном состоянии ("Enabled") позволяет системе самостоятельно определить оптимальную настройку параметров чипсета. Под оптимальной настройкой здесь подразумевается такая установка заранее определенных параметров чипсета, при которой максимально уменьшится возможность нестабильной работы компьютера, правда с возможной потерей в скорости. Кроме того, при активизации этого режима становятся недоступными для самостоятельного редактирования многие из опций "BIOS Setup". При выборе значения "Disabled" поля этих же опций заполняются значениями, сохраненными в CMOS-памяти. Chipset I/O Wait States Опция для установки п тактов ожидания в процессе взаимоотношений чипсета с устройствами ввода/вывода. Увеличение значения повышает надежность совместной работы устройств, но несколько снижает быстродействие. Вот один из вариантов ряда значений: "2 WS" (2Т), "4 WS", "5 WS", "6 WS". Chipset Special Features Специальные возможности чипсета. Данный параметр разрешает/запрещает все
новые функции, появившиеся в 430-х наборах Intel (НХ, VX или ТХ) по сравнению с FX. Если установлено "Disabled", чипсет функционирует как 82430FX. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Какие же положительные преимущества могли быть утеряны при запрещении опции? Перечислим основные. Чипсет i82430FX (январь 95г.) поддерживал спецификацию PCI 2.0. Все последующие (НХ, VX - февраль 96, ТХ - февраль 97) были оптимизированы под спецификацию PCI 2.1, которая стала поддерживать параллельное выполнение операций на PCI-шине. Об остальных нюансах спецификации PCI 2.1 см. ниже. Если "южные" мосты чипсетов FX, НХ и VX поддерживали работу IDE-устройств в режиме "bus-master", то PIIX4 (PCI ISA IDE Xcelerator) чипсета 82430ТХ уже поддерживал новый интерфейс UDMA/33. В чипсете 82430FX, в отличие от последующих, не была еще реализована поддержка USB-шины. Чипсеты VX и ТХ, кроме FPM- и EDO-памяти, стали поддерживать SDRAM-память. И, наконец, для чипсета 82430НХ могла быть снята мультипроцессорная поддержка и поддержка контроля по четности и коррекции ошибок (ЕСС). Command per Cycle Команда за такт. Параметр разрешает или запрещает выполнение команд за один такт. Включение опции заметно повышает производительность системы, поэтому рекомендуемое значение - "Enabled". Extended I/O Decode Опция разрешения расширенного декодирования шины адреса при операциях ввода/вывода. Стандартный диапазон адресов устройств ввода/вывода - 0...0x3FF, что является следствием 10-разрядного адресного пространства ввода/вывода, принятого еще в PC AT. Расширенное декодирование позволяет получить более широкий диапазон адресов, снимая при этом очень давние и жесткие ограничения. Ведь центральный процессор может поддерживать 16 адресных линий, что расширяет диапазон устройств ввода/вывода до 64К-адресного пространства. Если речь идет о PCI-шине, то порты ввода/вывода шины PCI могут быть как 8, так и 16-битными. Для адресации портов на шине PCI доступны все 32 бита адреса, но процессоры х86 могут использовать только младшие 16 бит. Кроме того, на адресное пространство PCI влияет и 10-битное декодирование адреса, принятое в традиционной шине ISA. В результате каждый адрес порта на шине ISA, в случае расширенного декодирования и использования сконфигурированных ISA- устройств, имеет 64 "псевдонима", смещенных друг от друга на IK (40h) . Последний факт означает, что и при расширенном декодировании, и при наличии ISA-карт возможности адресации для устройств PCI оказываются также ограниченными. Смотри дополнительно главу "Порты". Fast Decode Enable Разрешение быстрого декодирования. В этой опции речь идет об аппаратном (выполняемом специальной логикой) декодировании команды формирования сигнала сброса процессора. А точнее об аппаратных средствах, контролирующих команды, передаваемые на контроллер клавиатуры. Первоначально в PC AT использовались специальные коды, необрабатываемые клавиатурой, для управления переключением 286-го процессора из защищенного режима в реальный. 286-й процессор не имел для этого встроенных аппаратных средств, поэтому фактически должен был перезапускаться для такого переключе-
ния. Естественно, что подобная операция очень тормозила работу системы. Поскольку это было недостатком разработок IBM, не предполагавшей что операционным системам могут потребоваться переходы между защищенным и реальным режимами, то производители "клонов" (аналогов IBM PC) добавили несколько интегральных микросхем для контроля за командами, передаваемыми на чип контроллера клавиатуры. И когда обнаруживался код "перезапуск CPU", то "новые" чипы выполняли немедленный перезапуск процессора вместо длительной процедуры опроса контроллером клавиатуры своего регистра ввода, распознавания кода и затем кратковременной остановки CPU. Это "быстрое декодирование" команды перезапуска позволило "современным" "OS/2" и "Windows" переключаться между защищенным и реальным режимом быстрее и дало более высокую производительность. Впервые такая возможность включения и отключения логики быстрого декодирования была реализована в клонах "Compaq" с "Phoenix BIOS". Для процессоров 386 и выше такая проблематика была снята, т.к. сами процессоры стали содержать встроенные средства для переключения между режимами. На 386-х системах такая функция могла относиться и к настройке декодирования адреса ISA-шины, что позволяло ускорить обмен. Опция могла называться и "Fast Decode", но с теми же значениями: "Enabled" и "Disabled". ICH Decode Select Опция для установки используемого интегрированным контроллером (ICH - см. ниже) типа декодирования. Значения могут быть следующие: "Subtractive" (метод с вычитанием) или "Positive" (позитивный). PIIX4 SERR# Данная опция "AMI BIOS" позволяет системе осуществлять дополнительный контроль над сигналом SERR# (System Error). Для этого опция должна быть включена ("Enabled"). Детально об этом сигнале рассказано в разделе, посвященном PCI- шине (см. ниже) . Что касается PIIX4, то это PCI ISA IDE Xcelerator чипсета i430TX. Pipelined Function Эта опция во включенном состоянии разрешает использование специального конвейера, который позволяет чипсету передавать контроллеру памяти следующий необходимый процессору адрес памяти еще до того, как обработаны все данные текущего цикла. Аналогично происходит и передача информации о выдаче нового адреса памяти центральному процессору от системного контроллера. В итоге процессор начинает следующий цикл еще до завершения предыдущего. Понятно, что данная опция имеет интегрированный характер. Включение режима конвейеризации повышает производительность системы. Его отключение ("Disabled") имеет смысл разве что при сбоях системы. То же содержание заключено в опциях "CPU Pipeline Function", "CPU Addr. Pipelining". System Performance Эта нестандартная опция "Phoenix BIOS" имеет два варианта использования. "Standard" предлагает загрузку системы с обычными установками многих параметров, нечто наподобие загрузки по умолчанию. "Fast" же дает возможность использовать автоматическую настройку параметров памяти, жесткого диска, других элементов системы, приводящую к максимальной производительности.
2.1. Оптимизация функционирования PCI-интерфейса и ISA-шины 8 Bit I/O Recovery Time Время восстановления для 8-битных операций ввода/вывода. Параметр измеряется в системных тактах и определяет, какую задержку система будет устанавливать после выдачи запроса на чтение/запись устройства ввода/вывода до выдачи следующего аналогичного запроса. Т.е. речь идет о временной вставке задержки (интервала) между последовательными 8-битными операциями обращения к пространству ввода/вывода. Не совсем понятное "время восстановления" - это период гарантированной неактивности определенных сигналов ISA-шины. Еще в составе 8-битной ISA-шины (контакты В13 и В14 соответственно) были сигналы IOWR# (I/O Write) и IORD# (I/O Read) , отвечающие за запись в порт и за чтение порта ввода/вывода. Уже понятно, что время восстановления - это управляемая пользователем пауза между повторяющимися упомянутыми сигналами. Эта задержка необходима, так как цикл чтения/записи для устройств ввода/вывода существенно дольше, чем для памяти или других устройств. Тем более, что в данной опции речь идет об устройствах на ISA-шине, работающей значительно медленнее шины PCI, или периферии, и для правильной обработки сигналов ввода/вывода требуется вставлять паузы между последовательными РС1-циклами. Значение этого параметра по умолчанию равно одному такту (иногда двум), и его следует увеличивать только в случае установки в компьютер какого-либо медленного 8-битного устройства. Может принимать значения от 1 до 8 тактов и "N/A" (Not Available). Если в системе ISA-устройство отсутствует, то необходимо установить "N/A". Оно же может оказаться оптимальным и для производительности системы. 16 Bit I/O Recovery Time Время восстановления для 16-битных операций ввода/вывода. Все сказанное выше верно и для 16-битных операций ввода/вывода на ISA-шине, с той лишь разницей , что диапазон возможных значений - от 1 до 4 тактов. Ранее подобные функции носили названия: "8-bit Recovery Delay", "8-bit Recovery Enable", "8-Bit Recovery Time", и аналогично для 16 бит. Довольно разнообразны были и предлагаемые варианты параметров: 0-7 (SYSCLKs),1-8, "3.5 SYSCLKs" и "Delay As Below" и еще один ряд - ЗТ, 4Т, 5Т, 8Т. Для 16- битных устройств были возможны варианты: 1 - 4, "3.5 SYSCLKs" и "Delay As Below", а также 2Т - 5Т. Ниже детально рассмотрена опция "I/O Recovery Time", несколько устаревшая, но представляющая несомненный интерес. 16 Bit ISA I/O Command WS Данная опция используется для компенсации возможной разницы между скоростью работы системных устройств ПК и его периферии, и, как видно из наименования опции, речь идет о 16-битных операциях ввода/вывода. Подобная компенсация необходима, например, если в системе не выделено дополнительное время ожидания/ответа устройства. В таком случае система может решить, что какое-либо, неуспевающее ответить устройство, вообще не функционирует и перестанет давать запросы на ввод/вывод из этого устройства. Данную опцию необходимо отключать ("Disabled") для повышения быстродействия только в случае, когда все устройства в таком режиме нормально функционируют, в противном случае возможна потеря данных. Естественно отключение опции при отсутствии в системе ISA-карт расширения. Опция может называться "ISA 16-bit I/O Wait States". При этом появляется возможность установить количество тактов ожидания вручную: 0, 1, 2, 3.
16 Bit ISA Mem Command WS Данная опция по назначению аналогична предыдущей, с той лишь разницей, что она позволяет нужным образом соотнести скорость работы памяти ISA-устройства с возможностью системы записывать/читать из этой памяти. Параметр может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Опция может называться "ISA 16-bit Mem Wait States". При этом появляется возможность установить количество тактов ожидания вручную: 0, 1, 2, 3. Опция может носить и более общий характер - "16-bit Memory, I/O Wait State". И поскольку абсолютно те же задачи необходимо решать для 8-битных операций ввода/вывода, то на это направлена опция "8-bit Memory, I/O Wait State". С помощью этих опций количество тактов ожидания также устанавливается вручную. AT Cycle Wait State По прочтении предыдущих опций данная опция уже не представляет сложности. Вставка дополнительных тактов ожидания в AT-циклах может понадобиться при использовании старых ISA-карт, особенно если они соседствуют с более быстрыми картами расширения. Устаревшая опция. Back to Back I/O Delay Установка опции в "Enabled" ведет к вставке трех дополнительных АТ-тактов в последовательные операции ввода/вывода. Устаревшая опция. Bus Request when FIFO is О FIFO-буферах чуть ниже. А данная опция позволяет отслеживать степень заполненности такого буфера. Если шинный FIFO-буфер заполнен на п%, то шина вынуждена сигнализировать об этом. Сама опция несколько необычна, столь же нестандартны и ее значения: "75% Full", "50% Full". Если не знать об изложенном, то о чем идет речь в следующей опции? Приведем "сухую" информацию. Опция "Early PCI Bus Request" имеет следующие значения: "Disabled", "2 Bytes Early", "4 Bytes Early", "6 Bytes Early". Уже не так страшно! В данной опции фиксируется остающееся свободное пространство буфера, т.е. устанавливается объем свободной памяти буфера, при достижении которой выдается "request" (запрос). Установка в "Disabled" снимает возможность посылки запроса. Byte Merge Support При стандартных операциях чтения/записи данные, направляемые от центрального процессора к PCI-шине, могут удерживаться некоторое время в специализированном буфере и накапливаться там (аккумулироваться). Для применения такой буферизации данная опция должна быть включена ("Enabled"). Но речь в данном случае идет не просто о разрешении или выполнении каких-то действий, речь идет о механизме (алгоритме), который, кроме всего прочего, реализован также во многих операциях конвейеризации, например, "PCI Pipeline". Такой механизм называется "Byte merging", или, дословно, - "байт слияние". Если взять, например, техническое описание материнской платы на базе чипсета i430HX, то среди перечисления возможностей данного продукта можно найти такие пункты: • Write-Back Merging for PCI to DRAM Writes • 8-QWord Deep Merging DRAM Write Buffer Но сразу необходимо отметить, что не все чипсеты содержат в себе такие бу-
фера "слияния". В более современных системах термин "merging" может отсутствовать вовсе, а речь может идти только о буферах "с отложенной записью", о предварительном "пакетировании", т.п. Вернемся к механизму "слияния". В указанном выше буфере 8- или 16-битные данные "сливаются" до размеров двойного слова (dword - double word, или 32 бита). Возможности накапливать некий объем данных зависят от размеров такого буфера, размер которого может варьироваться. Далее чипсет направляет данные во внутренний буфер PCI-шины в наиболее благоприятный момент. Ранее любое расширение возможностей для передачи потоковой информации предназначалось, прежде всего, для повышения производительности трансляции видеоданных. Но потребность в механизме "byte merging" несколько шире. Речь может идти и о "слиянии" последовательных адресов и их данных в одну "PCI-to- memory"-операцию. А в наименовании вынесенной выше опции как раз и содержится поддержка "byte merging" со стороны всей системы. Возвращаясь к упомянутой "PCI-to-memory"-операции, необходимо отметить значительное повышение производительности с применением "byte merging" для "старых" программных продуктов, осуществлявших циклы записи в видеопамять в виде отдельных байтов. Но такая трансляция, естественно, не поддерживается всеми PCI-графическими картами. И, тем не менее, установка опции в "Enabled" допустима , если при этом не происходит ухудшения видеоряда. Опция может носить множество различных наименований. "Byte Merging" ("Byte Merge") предназначена для системной поддержки, "PCI Write-byte-Merge" (или "CPU to PCI Byte Merge") - для поддержки буферизации в цепочке "процессор - шина PCI". Опция "Word Merge" предлагает нечто большее. Речь уже идет о слиянии в пакеты отдельных слов, но по-прежнему о трансляции данных в кадровый буфер. О системной поддержке говорит и опция "Linear Merge". Но при ее включении "слиянию" могут быть подвергнуты только последовательные, т.н. "линейные" адреса процессора. Это физические адреса, начиная с нулевого и заканчивая максимально возможным для данного типа процессора. Данная опция учитывает особенности процессоров Cyrix, и в свое время была введена в BIOS для поддержки, например, процессоров Cyrix М1/М2. Приведем названия еще некоторых опций: "PCI Byte Merging", "Write Merging", "PCI Single Write Merge", "Pipelining With ByteMerge", "Write Gathering". CPU Dynamic-Fast-Cycle Опция, позволяющая ускорить доступ к ISA-шине. Когда центральный процессор инициирует новый шинный цикл, PCI-шина вынуждена исследовать "адресность" команд на предмет принадлежности информации одному из своих устройств. Если такая принадлежность не определена, инициируется ISA-шинный цикл. Когда опция включена ("Enabled"), доступ к шине ISA ускоряется за счет уменьшения задержек между выдачей процессором оригинальной команды и началом ISA-цикла. Процедурное "упрощение" осуществляется при этом на уровне "северного" моста чипсета. См. также выше опцию "Fast Decode Enable". CPU-to-PCI 6 DW FIFO Опция включения/отключения специального буфера, позволяющего устройствам обращаться к PCI-шине и считывать до 6 двойных слов (Double Word). Работа с буфером построена по принципу "первым пришел - первым ушел" (First Input - First Output). Естественно, что буферизация передачи информации повышает быстродействие системы, но в таком виде эта опция встречается уже редко. CPU-to-PCI Bridge Retry Когда установлено значение "Enabled", контроллер мостовой схемы сможет,
взяв на себя инициативу, повторить инициированные процессором циклы записи в PCI-шину. Но должны быть соблюдены определенные условия. При включенном значении опции функции "Passive Release" и "Delayed Transaction" должны быть также включены. При этом речь идет о т.н. "nonLOCK#" PCI-циклах. Что это такое? LOCK# (Bus Lock) - это сигнал монополизации управления шиной. При активном состоянии сигнала во время транзакции блокируется доступ к шине других абонентов. Этот сигнал используется для захвата шины задатчиком, что является одним из процедурных моментов режима "bus-master". Этот сигнал является выходным для процессоров, активно используется на PCI-шине для установки, обслуживания и освобождения требуемого ресурса. Теперь понятно, что "nonLOCK#" PCI-циклы не связаны с захватом шины PCI- устройством. В данном случае задатчиком является центральный процессор. Поэтому возможна ситуация, когда PCI-устройство не получило "своей" информации, и она "залежалась" в упоминавшемся выше буфере отложенной записи. Опция может называться "Host-to-PCI Bridge Retry", а для опции "CPU-to-PCI Bridge Retry" значениями могут быть также "No Retry" и "Retry First". Последнее также говорит о том, что чипсет без инициативы "свыше" сам может переслать задержанные данные в PCI-шину. CPU to PCI Burst Memory Write Включение данного режима позволяет компоновать (ассемблировать) последовательные циклы записи процессора в пакетные (burst) PCI-циклы записи. Иногда можно встретить в описаниях термин "интерпретация циклов чтения CPU шиной PCI". Это не совсем корректно, поскольку речь идет о предварительной буферизации данных. В противном случае ("Disabled") каждый одиночный цикл записи в PCI-шину будет представлять собой связанную FRAME#-последовательность. Сам процесс формирования пакетов происходит во внутренних буферах PCI-шины с отложенной записью, и, что также немаловажно, без участия процессора. Таких буферов может быть четыре (чипсет Orion, например, содержит как раз 4 таких буфера). При включении ("Enabled") данный режим повышает производительность системы, однако возможны и проблемы, если в системе установлены нестандартные PCI- карты (прежде всего VGA) или устаревшие карты, не поддерживающие пакетный обмен данными. Несколько слов о сути пакетного режима и повышении производительности. В обычном режиме на каждое считываемое или записываемое слово выдается отдельный адрес, в блочном режиме адрес выдается на весь пакет данных, затем без задержек непрерывно выполняется серия циклов чтения/записи, что и делает пакетный режим максимально эффективным. Опция может носить множество названий: "CPU Burst Write Assembly", "CPU/PCI Burst Mem. Write", "CPU to PCI Burst Write", "CPU-to-PCI Bursting", "CPU-to- PCI Write Bursting", "PCI Burst Write Combine", "PCI Fast Back to Back Wr", "CPU to PCI Read Burst", "PCI Read/Write Burs", "PCI Read/Write Burst", "PCI Write Burst", "PCI Write Burs", "PCI Bursting", "PCI Burst Write", "PCI Burst", "PCI Burst Write Combining", "PCI Dynamic Bursting", "Dynamic Bursting", "Dynamic PCI Bursting", "PCI Streaming". Из приведенного множества "похожих" опций несколько последних отчетливо говорят нам о пакетном режиме передачи данных на шине PCI, а это расширяет возможности пакетирования информации, в частности, при обмене данными между памятью и устройствами на шине PCI. И еще одна опция. "PCI Burst Interrupting". А значения ее "Allowed" и "Not Allowed". Столь необычные значения ("разрешить" - "не разрешить") по сути, аналогичны блокировке режима пакетирования или его включению.
И напоследок еще одна и совсем необычная опция - "Max. Burstable Range". Этой опцией устанавливается размер непрерывной памяти, адресуемой как единый пакет из PCI-шины, сопровождаемый при этом тем же сигналом FRAME# (pin А34) . Параметр имеет два значения: "0.5КЬ" и "1Kb". CPU-to-PCI FIFO Cleaning Включение данной опции ("Enabled") позволит принудительно очищать упомянутый выше буфер при нарушениях адресации данных, других сбоях. Устаревшая опция. CPU-to-PCI IDE Posting Включение данного режима позволяет оптимизировать циклы записи из CPU в интерфейс PCI IDE путем предварительной буферизации. Параметр рекомендуется устанавливать в состояние "Enabled". Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Опция может носить название "CPU-to-IDE Posting". CPU to PCI POST/BURST Данные, переданные от центрального процессора к PCI-шине, могут быть буфе- ризированы (буферы PCI-шины с отложенной записью - "posted") и собраны в пакеты, или нет. Возможны следующие методы: • "POST/CON.BURST" - буферизация и стандартное пакетирование, • "POST/Agg.BURST" - буферизация и активное пакетирование, • "NONE/NONE" - буферизация и пакетирование не установлены, • "POST/NONE" - буферизация установлена, пакетирование нет. CPU-to-PCI Read Buffer Опция включения/отключения специального буфера, позволяющего устройствам обращаться к PCI-шине и считывать до 4-х двойных слов, не прерывая при этом работу процессора. Процессор может работать в это время над другой задачей, что повышает общую производительность. Эта опция должна быть включена обязательно. В отключенном же состоянии буфер не будет использоваться, и циклы чтения процессора не будут заканчиваться до тех пор, пока шина PCI не подаст сигнал о готовности получить данные. CPU-to-PCI Write Buffer Во включенном состоянии опции процессор сможет записывать по 4 слова за один такт в буфер записи шины PCI до завершения цикла PCI-шины, т.е. циклы записи в PCI-шину буферизируются, чтобы компенсировать разницу в скоростных характеристиках между CPU и PCI-шиной. Иногда можно встретить информацию, что такой внутренний буфер чипсета построен на микросхеме 82С586В. При установке параметра в "Disabled" циклы записи не буферизируются, и процессор будет находиться в ожидании после каждого цикла записи и до тех пор, пока шина PCI не сообщит процессору о своей готовности к приему данных. Опция может называться также просто "CPU to PCI Buffer". В этом случае речь идет уже об интегрированной функции с теми же параметрами: включен буфер/отключен буфер. CPU-to-PCI Write Latency Опция установки времени задержки перед операцией записи данных из процессора в шину (в тактах системной шины). Установка меньшего значения позволяет увеличить производительность, однако при этом возможно увеличение нестабиль-
ности работы системы. Тогда необходимо будет вернуться к большему значению. Возможный ряд значений: IT, 2Т, ЗТ. Опция может называться также "Latency for CPU to PCI write", "CPU-to-PCI Write Delay" или "CPU-to-PCI Write Waits". Значения последней опции: "ОТ", "IT". И речь в ней идет о тактах ожидания. Но по смыслу (содержанию) добавить к ней хоть что-либо трудновато. CPU-to-PCI Write Posting Содержание этой опции, естественно, окажется читателю уже знакомым. Но! В некоторых чипсетах, например, в том же наборе Orion, используются специальные внутренние буферы чтения/записи, которые используются для того, чтобы компенсировать разницу в скоростях процессора и шины PCI. Когда эта опция включена ("Enabled"), данные, записываемые из процессора в шину, будут вначале буфери- зироваться (до 4 двойных слов) и записываться тогда, когда процессор будет освобождаться от другой задачи. В отключенном же состоянии ("Disabled" - по умолчанию) циклы записи буферизироваться не будут, и процессору придется все время ожидать окончания предыдущего цикла записи перед началом нового, т.е. пока не закончится обработка Запроса в PCI-шину. Такой режим, конечно же, снижает производительность. Опция может носить множество названий: "CPU-to-PCI Posting", "CPU-to-PCI Write Post", "CPU to PCI post memory write", "CPU/PCI Post Mem. Write", "PCI Posted Write Buffer", "PCI Post Write", "CPU-to-PCI Post Writes". Последняя опция может также предложить вариант с установкой времени задержки: "ЗТ", "4Т". Такие же значения предлагает и опция "PCI Post Write Timing". Еще конкретнее на временные характеристики указывает опция "CPU/PCI Post Write Delay". В завершение обзора опция "PPro to PCI Write Posting". Ничего особенного в использовании процессора Pentium Pro нет, только желательно данную опцию запретить, если речь идет о серверной системе. Delayed Transaction Задержанная транзакция на PCI. Присутствие этого параметра в BIOS означает, что на материнской плате есть встроенный 32-битный буфер с задержанной (иногда говорят, отложенной) записью для поддержки удлиненного цикла обмена на PCI-шине. Если этот параметр разрешен, то доступ к шине PCI разрешен во время доступа к 8-разрядным устройствам на шине ISA. Это существенно увеличивает производительность системы, так как цикл такого обращения на ISA-шине занимает 50-60 тактов шины PCI. Если компьютер укомплектован материнской платой, не поддерживающей спецификацию PCI 2.1, этот параметр следует запретить, поскольку данная опция включает режим совместимости со спецификацией PCI версии 2.1 с одновременным включением в "северном" мосте упомянутого выше специального буфера. Отключение опции может потребоваться и при использовании какой- нибудь старой PCI-карты, не поддерживающей спецификации PCI 2.1. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Опция может называться также "PCI Delayed Transaction", "PCI Delay Transaction", "Delayed Transaction Optimization" или "Delayed Transaction Timer" с теми же значениями ("включено"/"отключено"). Опция может называться и "PIIX4 Delayed Transaction" (т.е. с указанием наименования "моста"), но ее включение также требует поддержки спецификации шины PCI 2.1. Очень похожа на предыдущие, но только по названию, опция "ICH Delayed
Transaction". Она "пришла" к нам из чипсетов Intel 810 и более поздних. В этих чипсетах отсутствует привычное большинству наличие конструктивных компонент, "северного" и "южного" мостов, присутствует новая шина. Но если абстрагироваться, то некоторая структурная похожесть все же есть! Процессор через шину соединяется с Graphics Memory Controller Hub. Последний с помощью интерфейса Accelerated Hub подключается к Integrated Controller Hub (ICH). К последнему подключается PCI-шина и вся возможная периферия. Что же мы видим? Привычное место PCI-шины заняла ускоренная шина с 66 МГц, сама же РС1-шина Заняла место "ушедшей в прошлое" ISA-шины. Теперь уже для Accelerated Hub, ICH и периферийных каналов надо решать вопросы не только совместной работы, но и производительной работы. Тем более, что такие устройства как клавиатура, мышь, порты, все дисководы подсоединяются к интегрированному контроллеру через высокопроизводительную кэш-память. Остается установить "Enabled". 2.2. Оптимизация работы основной и видеопамяти CPU Burst Write Опция включения/отключения режима пакетной записи в основную память. В обычном режиме на каждое записываемое слово выдается отдельный адрес, в блочном на весь пакет выдается один адрес. Естественно, что такой режим передачи информации более производителен. Опция может называться "Burst Write Combining" или "Write Combining". CPU-to-DRAM 8 QW FIFO В опции речь идет об использовании буфера объемом в 32 байта. Остальное по аналогии см. выше. CPU-to-DRAM Buffer Timing Выше в опции "PCI-to-DRAM Buffer Timing" мы вкратце Затронули временные характеристики обмена с памятью. Естественно, что такой обмен с памятью у центрального процессора происходит быстрее, пусть даже и с предварительной буферизацией. Поэтому и время, затрачиваемое на запись одного слова, на несколько системных тактов меньше: "х-2-2-2", "х-1-1-1". Последнее значение предпочтительнее . Подробнее временные характеристики обмена будут рассмотрены ниже. CPU-to-DRAM Byte Merging См. выше. CPU-to-DRAM FIFO Cleaning См. аналогичное выше. CPU-to-DRAM Posting Опция включения/отключения предварительного буфера с отложенной записью. Когда буферизация включена, центральный процессор может инициировать новый цикл записи в память еще до окончания предыдущего цикла. Не все чипсеты содержали в себе такой специализированный буфер, "похвастаться" наличием такого буфера мог разве что чипсет 440LX. Отсюда и ограниченность применения этой опции. Опция может называться "DRAM Posted Write" или "DRAM Posted Write Buffer". Gate A20 Option Выбор способа включения вентиля линии А20. Параметр позволяет управлять
способом включения адресной линии А20, которая отвечает за доступ к памяти, физические адреса которой превышают 1 Мбайт. Стоит напомнить, что 20- разрядная адресная шина (АО - А19) позволяла адресоваться в пределах первого мегабайта памяти. Если быть более точным, то эта линия отвечает за доступ к первым 64 килобайтам верхней памяти, известным как область НМА (High Memory Area) . Доступ к НМА требует управления специальным аппаратным узлом, работа которого может быть блокирована или активизирована. При установке опции "Gate А20 Option" в состояние "Fast" работа линии будет контролироваться специальным набором микросхем на системной плате. Если линия А20 деблокирована, то НМА-область доступна для любой программы, функционирующей в реальном режиме работы процессора. Обычно эта область памяти отдается под MS-DOS, а для деблокирования линии используется драйвер HIMEM.SYS. Может принимать значения: • "Fast" - управление осуществляется чипсетом, что повышает скорость работы, • "Normal" - управление осуществляется через контроллер клавиатуры. В некоторых версиях BIOS опция может называться "Fast Gate А20 Option", а параметрами будут стандартные "Enabled"/"Disabled". Иногда в старых версиях BIOS можно встретить опцию с почти романтическим названием "LOWA20# Select". А речь идет о том, какое устройство управляет низким уровнем сигнала на линии А20: чипсет или контроллер клавиатуры. Достаточно редко, но все же можно встретить в литературе в отношении управления линии А20 такой термин, как "эмуляция". В данном случае имеется в виду, что стандартный способ управления "вентилем" осуществляется через контроллер клавиатуры. А чипсет заменяет, подменяет это управление, "эмулирует" его (дополнительно см. ниже). И следующая опция очень хорошо показывает это. "Keyboard Emulation" имеет два значения. "Enabled" соответствует "Fast", а "Disabled" - "Normal". Следующая опция "Gate А20 Emulation" (или "Fast Gate А20 Emulation") уже не должна вызывать вопросов. Правда, опций с такими названиями, пожалуй, уже не встретишь. Пользователям, умеющим работать с командной строкой, можно порекомендовать внешнюю команду DOS MEM /А, показывающую стандартную информацию о памяти и дополнительную информацию о сегменте НМА. Команда работает и в среде "Windows 9х". Логически память разбивается на сегменты размером по 64 Кб, что соответствует 216. В совсем "стареньких" машинах с 16-разрядными процессорами физически адрес не мог перейти ограничение в 64 Кб. 20-разрядная адресация, т.е. использование 20-разрядной адресной шины, достигалась благодаря тому, что при формировании 20-разрядного физического адреса использовалось суммирование со смещением в 4 разряда двух адресов: адреса сегмента и исполнительного адреса. При вычислении физических адресов в системах с 8086/88-ми процессорами могла иметь место вполне стандартная ситуация, а именно адресное переполнение, которое при наличии 20-разрядной шины адреса приводило к сворачиванию адресного пространства в т.н. кольцо. А это и происходило как раз в процессе упомянутого суммирования. В процессорах следующего поколения (в 286-х был преодолен предел в 1 Мб адресного пространства) на его выходе А20 устанавливалось значение "1", что соответствовало адресу из второго мегабайта памяти. При разработке процессоров и чипсетов машин класса IBM PC/AT, в схему чипсета был введен специальный вентиль Gate А20. В то время его появление в наборе логики было, прежде всего, связано с обеспечением полной программной совместимости с предыдущим классом машин. Вентиль принудительно устанавливал нулевое значение на линии А20 адресной шины.
На первых машинах, где был реализован контроль и управление линией А20, управление последней осуществлялось через программно управляемый бит контроллера клавиатуры 8042 (или 8742) (см. дополнительно раздел "Keyboard"). Позднее эта функция была возложена и на чипсет, что значительно ускорило скоростные характеристики ("Gate А20 Fast Control") системы. В итоге это означало, что появление 32-разрядных процессоров не вызвало заметных изменений по данной теме, поскольку специальный вход процессоров (А20М - А20 Mask) остался. Упомянутый вход современного процессора есть не что иное, как маскирование бита А20 физического адреса для эмуляции адресного пространства 8086 в реальном режиме работы процессора. А это связано и с тем, адресная линия А20 используется также для переключения из реального режима в Защищенный. Иногда можно встретить в описаниях и такие пояснения. Что существует категория пользователей, использующих старое программное обеспечение. Для таких и предназначена эта опция. Это означает, что наличие такой опции связано с совместимостью со старым ПО. Правда, фразы о категориях пользователей встречаются все реже и реже, но опция по-прежнему входит в "стандартный" набор "BIOS Setup". Необходимо также отметить, что некоторые старые драйверы MS-DOS, например VDISK.SYS, могут блокировать линию А20, входя в конфликт с драйвером HIMEM.SYS (это опять таки из далекого прошлого). Уточним вопрос об "эмуляции". Обычным образом программы для А20-операций используют обращения через BIOS или порты 60/64h, предназначенные для контроллера клавиатуры. Чипсет перехватывает эти обращения, тем самым, эмулируя контроллер клавиатуры. Далее в порт 64h записывается Din, а в порт 60h - 02h. Контроль линии А20 осуществляется далее через порт 92h. Возможна ситуация, когда контроль одновременно осуществляется и контроллером клавиатуры, и чипсетом. В этом случае линия А20 контролируется через порты 60/64h. Graphic Posted Write Buff Чипсет может поддерживать собственный внутренний буфер для циклов записи графической памяти. Когда этот буфер включен, т.е. опция установлена в "Enabled", циклы записи процессора в графическую память попадают в буфер отложенной записи. При этом центральный процессор может начать новый цикл передачи данных еще до того, как графическая память закончит предыдущий цикл. При установке параметра в "Disabled" буфер не будет использоваться, и процессор будет находиться в ожидании в течение каждого цикла записи. Snoop Ahead Предвидение. Эта опция применима, если в системе включено кэширование. Когда опция установлена в "Enabled", "master"- устройства на PCI-шине могут контролировать регистры VGA-палитры для непосредственных циклов записи и преобразования их в потоковый протокол PCI-формата с целью повышения скоростных характеристик обмена данными между PCI-шиной и памятью. В итоге значительно увеличивается производительность системы в процессе передачи видеоданных . Turn-Around Insertion Вставка между циклами. Если этот параметр разрешен ("Enabled"), то между двумя последовательными (back-to-back) циклами обращения к памяти чипсет вставляет один дополнительный такт на MD-линиях (Memory Data). Это происходит после установки сигнала MWE# ("Memory Write Enable") и перед включением буфе- рирования на линиях данных. Если параметр запрещен ("Disabled"), чипсет контролирует DRAM-циклы обычным методом, т.е. аналогично как в чипсетах 82430FX, первых наборах с поддержкой EDO-памяти. Вставка дополнительного такта, конечно, уменьшает быстродействие, но увеличивает достоверность при операциях
чтения/записи. Опция "SDRAM Write-to-Read Turnaround" явным образом предлагает установить продолжительность такой вставки (в системных тактах): IT, 2Т. Опция "Read/Write Turn-Around" практически носит то же название, но предлагает привычные "Disabled" и "Enabled". Аналогичная опция появилась несколько ранее и для той же EDO-памяти. Она называлась "EDO MD Timing", а значения параметра уже тогда были "1Т" и "2Т". Несколько слов о Back-to-Back . За включение режима "Back-to-Back" ("спина к спине") отвечают, как правило, конфигурационные регистры PCI Command и Host-контроллера. Режим "Back-to-Back" позволяет быстро выполнять последовательности циклов на PCI-шине с минимальной межцикловой паузой. Интерфейс используется для работы процессора в качестве управляющего шиной устройства. При включенном режиме последовательные шинные операции чтения/записи будут специальным образом преобразовываться (иногда говорят - "интерпретироваться") как во время высокопроизводительного пакетного режима процессора. Проще говоря, шина PCI будет "интерпретировать" циклы чтения процессора в скоростные PCI-циклы пакетной (burst) памяти. Поскольку в качестве задатчика шины ("master"-устройства) могут работать и другие системные устройства, то применение интерфейса "back-to-back" носит более широкий характер. VGA 128k Range Attribute Во включенном состоянии ("Enabled") к адресам VGA-памяти (AOOOOH-BFFFFH) чипсетом могут быть применены свойства, подобные функциям "CPU-TO-PCI Byte Merge" или "CPU-TO-PCI Prefetch", т.е. стандартным режимам буферизации записи от CPU в PCI-интерфейс. Это повышает быстродействие системы, в противном случае используется стандартный VGA-интерфейс. Этот же смысл характерен для множества функций с непохожими наименованиями: "VGA Performance Mode", "Turbo VGA (0 WS at A/B)", "VGA Frame Buffer", хотя в некоторых случаях "оперативный" диапазон сужается до первых 64 Кб (А0000- В0000). Опция "ISA VGA Write Combining" в общем-то, аналогична вышеприведенным, но она выделена отдельно. С одной стороны, речь идет о диапазоне ВО00Oh BFFFFh, верхних 64 Кб привычного "VGA frame buffer", а с другой, в наименование опции вынесен режим работы с кэш-памятью - WC (write combine - объединенная запись), позволяющий значительно ускорить доступ к буферу видеопамяти и вывод данных на видеокарту. Подробнее об этом в следующих разделах. Из "карты" памяти первого мегабайта системного ОЗУ, что жестко "привязано" к архитектуре IBM PC-совместимых компьютеров, хорошо известно, что адресная область a0000-c7fff традиционно принадлежит видеопамяти графического адаптера и видео BIOS системы. Собственно под видео BIOS (или, как иногда говорят, ПЗУ видеоадаптера) выделяется 32 Кб памяти в области сОООО- c7fff. Это 768-й - 799-й килобайты памяти. Эта адресная область, в зависимости от установок "BIOS Setup", может и не использоваться. Область в 128 Кб (A0000-BFFFF, или 640-767-й килобайты) отведена под видеопамять графической карты расширения. В "древние" времена этого объема хватило бы на размещение в памяти одного графического кадра, пусть и с разрешением 320x200. По аналогии с 64-мя килобайтами верхней памяти область видеопамяти в 128 Кб стала тем "окошком" (или фрэйм-буфером), через которое стал возможным доступ ко всей адресуемой памяти. В свое время использование фрэйм- буферизации активно использовалось такими играми, как "DOOM". Для справки! Frame Buffer (буфер кадра) - область памяти видеосистемы, в которой временно хранятся данные, необходимые для отображения одного кадра (в простейшем случае).
2.3. Специальные команды чипсета Drive NA before BRDY Когда выбрано "Enabled", сигнал NA (читай ниже) устанавливается на один такт раньше последнего сигнала BRDY# в каждом цикле чтения/записи, таким образом, вызывая генерацию процессором сигнала ADS# в следующем цикле после BRDY#, устраняя один потерянный цикл. С помощью сигнала BRDY# (Bus Ready) чипсет (точнее, т.н. "северный мост") сообщает процессору о том, что данные доступны для чтения или есть готовность для приема данных для их записи. Extended CPU-PI1X4 PHLDA# При установке значения "Enabled" системный контроллер, входящий в состав "северного" моста, увеличивает на один такт (в тактах шины PCI) длительность сигнала PHLDA# и оставляет его активным в двух случаях: • в течение адресной фазы в начале PCI-цикла чтения/записи, • сопровождая адресную фазу "LOCK''-цикла центрального процессора. При включенном значении опции функции "Passive Release" и "Delayed Transaction" должны быть также включены. Сигнал PHLDA# (PCI Hold Acknowledge) применяется, в частности, для управления работой "арбитра" PCI-шины. Тема арбитража будет рассмотрена отдельно. IBC DEVSEL# Decoding Декодирование адреса устройства. Сигнал DEVSEL (Device Select) означает "выбор устройства". Эта опция позволяет установить тип декодирования, используемый IBC (ISA Bridge Controller) для определения выбранного устройства. Чем дольше длится цикл декодирования, тем выше шанс корректного декодирования команд. Для отбора представлены следующие значения: "Fast", "Medium" и "Slow" (по умолчанию). LOCK Function Поскольку в данной опции идет речь об использовании сигнала LOCK#, то отключение опции ("Disabled") приведет к отказу от применения режима "bus- master" в системе. NA Delay Данная опция позволяет регулировать задержку (в системных тактах) перед выдачей сигнала NA# (Next Address). Меньшее значение повышает скоростные характеристики системы, но... Возможные значения опции: "ОТ", "IT", "2Т". NA# Enable Опция включения/отключения сигнала NA#. Установив "Enabled", мы включаем механизм конвейеризации, при котором чипсет сигнализирует центральному процессору о выдаче нового адреса памяти еще до того, как все данные, переданные в текущем цикле, будут обработаны. Следующий адрес (вместе со стробом EADS#) появится через два такта после NA#. Естественно, что включение такого режима повышает производительность системы. То же содержание заключено в опциях "NA# Pin Assertion" и "Chipset NA# Asserted". NA# On Single Write Cycle Возвращаясь к предыдущей опции, необходимо отметить, что центральный процессор может держать на внешней шине до нескольких незавершенных циклов. Данная опция позволяет "избавиться" от незавершенных циклов, вызванных неоп-
тимальной частотой выдачи адресной информации и сбоями в конвейере. Включение данной опции фактически ведет к отказу от конвейеризации, что действительно может потребоваться при сбоях в системе. Negate LOCK# Отрицание сигнала LOCK#. Напомним, что сигнал LOCK# (Bus Lock) - это сигнал монополизации управления шиной, сигнал блокировки доступа к шине других абонентов . При установке опции в "Enabled" ранее некэшируемые "locked" циклы будут исполняться как "незакрытые" циклы, и поэтому они могут быть кэширова- ны. Повышение производительности очевидно. Single ALE Enable Разрешение одиночного сигнала ALE. Немножко информации. Пин В2 8 на шине ISA - это сигнал BALE (Bus Address Latch Enable - разрешение защелкивания адреса) . Это сигнал стробирования адресных разрядов. Может использоваться устройствами ввода/вывода для заблаговременной подготовки к предстоящему обмену информацией. Эта линия становится активной всякий раз при появлении на адресной шине информации. Стоит добавить, что этот сигнал использовался еще во времена 808х процессоров. Сигнал этот используется редко. Устанавливая "Enabled", активизируем одиночный сигнал ALE вместо множественных сигналов-стробов во время ISA-циклов. В какой-то степени выбор параметра был привязан и к скорости системной шины, т.е. пропускной способности системы. Поэтому установка в "Enabled" могла привести к замедлению быстродействия видеоканала. Эта функция всегда оставалась достаточно "темной" функцией "BIOS Setup". "Disabled" рекомендовано. Опция может называться также "ALE During Bus Conversion" с возможными вариантами выбора: "Single" (одиночный) или "Multiple" (множественный). Естественно, что при потоковой работе ISA-шины (т.е. множественных циклов чтения/записи) предпочтительнее была бы установка опции в "Multiple". Но какой правильный выбор должен был сделать пользователь, всегда оставалось загадкой. Некоторые чипсеты имели поддержку усовершенствованного режима, при котором выдача множественных сигналов ALE производилась во время одиночных циклов шины. Функция BIOS при этом называлась "Extended ALE", а параметрами служили "Disabled" и "Enabled". В наиболее "древних" версиях BIOS весь смысл сказанного выше был заключен в опции под названием "Quick Mode". Stop CPU when PCI Flush При установке опции в "Enabled" центральный процессор, получив по своей входной линии (FLUSH) активный сигнал низкого уровня FLUSH#, вынужден будет приостановиться до тех пор, пока PCI-шина не закончит передачу данных. Запрещение опции не позволит процессору входить в режим ожидания, что естественно более приемлемо для системы. Опция может называться "Stop CPU When Flush Assert". 3. CPU Branch Target Buffer Просто редчайшая функция, скорее в смысле уникальности, а не частоты появления в различных версиях BIOS. О чем идет речь? ВТВ (Branch Target Buffer - буфер адресов перехода) - блок центрального процессора, отвечающий за динамическое предсказание переходов. При этом принимается во внимание, какие адреса переходов были выбраны ранее. Это важнейший узел современного процессора (см.
специальную литературу). Получается, что с помощью данной опции можно отказаться ("Disabled") от использования механизма предсказания переходов, ветвлений команд процессора или включить его ("Enabled"). Остается добавить, что включение опции повышает производительность системы. CPU ADS# Delay IT or Not Опция установки задержки для сигнала ADS#. Несколько предваряющих слов. ADS# (Address Status) - строб адреса, вводимый инициатором обмена как индикатор действительности адреса. Сигнал действует на системной шине и может быть выходным, как стороны процессора, так и со стороны чипсета. Как правило, передача адреса и адресного строба не происходят одновременно. Хотя представленная опция указывает и на возможность отсутствия задержки. Фактически данная опция позволяет устанавливать время, в течение которого процессор (или чипсет, контроллер памяти) будет ждать от чипсета (процессора) сигнал статуса адреса данных, который определяет скорость отложенной записи на системной шине. Значение, устанавливаемое по умолчанию, менять нет необходимости. Однако при установке более скоростного процессора скорость можно и увеличить. Вынесенная в заголовок опция имеет два значения: "IT", "No Delay". А вот опция "Cyrix М2 ADS# delay" предложила стандартные "Enabled" и "Disabled". Опция "Latency from ADS# status" предложила числовые значения в тактах системной шины: "2Т" (по умолчанию), "ЗТ". Необходимо понимать, что устанавливая "время задержки", мы тем самым определяем временные характеристики циклов записи. И с учетом того, что использование буфера отложенной записи ведет, как правило, к формированию небольших пакетов (двойными словами или в два DW). Поэтому, установив значение "ЗТ", мы получаем 5 системных тактов для каждого двойного слова. CPU BIST Enable В некоторых чипсетах, начиная с 430-й серии, нашли применение специализированные BIST-регистры. Большой нагрузки они не несли. Если система (чипсет + процессор) поддерживает функцию встроенного самотестирования (Built-in Self Test) , то BIST-регистр хранит в своих разрядах команды "Start BIST" или "Completion Code". Если "система" не поддерживает BIST-функции, то установка опции в "Enabled" не даст эффекта, а в соответствующих разрядах регистра будут установлены "0". Встроенный и, что немаловажно, полноценный механизм самотестирования BIST был реализован в процессорах Pentium III. Он обеспечивал постоянный контроль над зависаниями и сбоями в микрокоде, больших программируемых логических матрицах, а также обеспечивал тестирование кэша команд (инструкций) и кэша данных, буферов TLB (Translation Lookaside Buffer - буфера страничной переадресации) и сегментов памяти ROM. В течение 10-30 мсек. (время связано с внутренней частотой ядра процессора) внутренним тестированием охватывается около двух третей всех внутренних блоков процессора. Лишь только после завершения теста процессор переходит в рабочий режим, результаты же теста фиксируются в регистре ЕАХ. CPU Fast String Быстрые операции со строками. Разрешение этого параметра ("Enabled") позволяет использовать некоторые специфические особенности архитектуры семейства процессоров Pentium Pro (Pentium II, Deschutes и т.п.), в частности, возможность кэширования операций со строками. Надо только понимать, что и в самой пользовательской программе должны быть выполнены условия для включения этого
механизма. Эти условия указаны в документации на любой процессор данного семейства. Параметр рекомендуется оставлять в состоянии "Разрешено". CPU Line Read Multiple В данной опции речь идет о чтении процессором т.н. "full cache''-линии. Когда "cache''-линия заполнена данными, то их объем составляет 32 байта (восемь двойных слов). Поскольку линия "полная", система точно знает, как долго данные на линии будут считываться. Поэтому системе не требуется сигнал об окончании передачи данных, и система не будет находиться в ожидании такого сигнала , будучи свободной для решения других задач. Когда опция включена ("Enabled"), процессор сможет считывать данные одновременно с нескольких "full cache''-линий. По умолчанию - "Disabled". Опция может называться "CPU Multiple Reads". Перечисленные ниже функции не содержат свойств множественности, но их размещение в данном месте более чем оправдано. Вот их наименования: "Allow Full Line Reads", "Full Cache Line Reads", "CPU Line Read". Каждая из них через "Disabled" или "Enabled" запрещает или разрешает использование "полных" линий чтения. Опция "CPU-to-PCI Read-Line" имеет значения "On" и "Off", но различия на этом не заканчиваются. Опция под таким наименованием была введена и оптимизирована для работы с процессорами Intel OverDrive. Поэтому повышение эффективности использования CPU может быть достигнуто только с указанными процессорами . В противном случае опция должна быть отключена. CPU Read Multiple Prefetch Опция включения/отключения режима множественной предвыборки. Смысл процесса предвыборки (prefetch) заключается в том, что процессор, выбирая нужную инструкцию (например, из PCI-шины или памяти), одновременно начинает читать следующую, тем самым, инициируя следующий процесс. Этому "способствует" то, что чипсет может иметь четыре линии чтения. Множественная же предвыборка позволяет выполнять одновременно несколько операций выборки инструкций, что существенно повышает быстродействие системы. Опция может называться и "CPU Multiple Read Prefetch". Если же речь не идет о "множественных" операциях, то опция может называться "CPU Line Read Prefetch", "CPU Read Prefetch". I/O Space Access Данная опция через "Enabled" разрешает доступ ко всему пространству адресов ввода/вывода. Редкий BIOS обходится без странных опций. Linear Burst На материнских платах, предназначенных также для использования семейства процессоров Cyrix 6x86/L/MX, обычно используется джампер для переключения между процессорами семейств "Pentium" и "AMD", с одной стороны, и "Cyrix", с другой. Этот джампер, как правило, носит название "CPU Burst Mode", что говорит об особенностях архитектуры данных процессоров. Естественно, что при установке "Cyrix"-процессоров в слот Socket 7 опция должна быть включена ("Enabled"). Опция может называться "Linear Burst (LINBRST)" или "Ml Linear Burst Mode". 3.1. CPU Speed Материал данного подраздела построен в соответствии со стандартными дейст-
виями пользователя: установка тактовой частоты системной шины + установка множителя (коэффициента перемножения) = установка внутренней частоты (частоты ядра) процессора. В большинстве современных версий BIOS опции установки частот системной шины, процессора вынесены, как правило, в отдельное меню, которое может называться, например, "CPU Frequency Control". Но вполне реальна и ситуация, когда для возможных пользовательских действий через BIOS предварительно необходимо переставить соответствующую перемычку на системной плате в положение типа "Configure". CPU Host Clock Select Опция установки тактовой частоты системной шины. Если взять один из достаточно современных вариантов материнских плат, то можно выделить такой ряд Значений (в МГц): 66, 75, 83, 100, 103, 112, 124, 133. В общем случае вариаций установки частоты может быть достаточно много. Особенно в этом плане выделяются материнские платы, буквально созданные для разгона (например, фирмы "ASUS"). И тогда без проблем можно "добраться" и до 166 МГц. Опция может называться "CPU Bus Frequency" и предлагать такую подборку: "Auto", "66.8MHz", "68.5MHz", "75MHz", "83.3MHz", "100MHz", "103MHz", "112MHz". Значение "Auto" устанавливается по умолчанию, и оно является рекомендованным . Может быть предложен более "изощренный" вариант опции, связанный с тем, что модули памяти работают на частоте системной шины. Тогда опция может называться "Host/DRAM Frequency", а значения будут следующими: "66 MHz", "100 MHz". Понятно, что в данном варианте речь идет о SDRAM-памяти и интеловском чипсете с двумя фиксированными значениями тактовой частоты, например, 440ВХ. Опция может называться "CPU Host Clock". Несколько нестандартной оказалась опция "CPU Clock/Spread Spectrum" (смотри раздел "Special"). Согласно опции устанавливается не только частота системной шины, но и разрешается/запрещается ("On"/"Off") включение механизмов понижения электромагнитной интерференции в системе. На выбор параметров влияет также и установка базовой перемычки тактовой частоты шины процессора: 66 или 100 МГц. В итоге для предустановленных 66 МГц имеем следующий набор значений: "Default", "66MHz/Off", "66MHz/On", "75MHz/Off", "83MHz/Off", "95MHz/Off". Если же предварительно установлено 100 МГц, то имеем такой внушительный ряд: "100MHz/Off", "100MHz/On", "112MHz/On", "117MHz/On", "124MHz/Off", "133MHz/Off", "133MHz/On", "138MHz/Off", "140MHz/On", "150MHz/Off". Опция "CPU Operating Speed" через значение "User Define" дает возможность устанавливать частоту FSB (Front Side Bus) от 66 до 153 МГц. В противном случае можно однозначно выбрать одно из фиксированных соотношений частоты ядра CPU и частоты шины от "300/66" до "1G/133". Непосредственно к рассматриваемой теме примыкают вопросы т.н. "разгона" процессоров. Эта проблема уже достаточноо освещена в литературе, нет смысла на ней останавливаться. Со стороны же установок BIOS очень удобно, когда пользовательские действия адекватно воспринимаются и оцениваются. В этом плане меню "CPU Bus/PCI Freq" наиболее оптимально. Ведь превышение частоты PCI-шины свыше 37 МГц может повлечь за собой неисправность не только карт расширения, но и сбои жестких дисков. CPU Ratio Может принимать значения: 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5. Приведен практически весь возможный ряд коэффициентов умножения, который, как и сама опция, впрочем, может отсутствовать вовсе, если коэффициент является фиксированным. Это довольно обычная ситуация, если речь идет об "интеловских" комплектующих. "Благоприятная" ситуация позволяет настраивать параметры рабо-
ты CPU через BIOS, включая естественно разгон процессоров. Опция может называться "CPU Freq Ratio", а ряд значений может иметь несколько непривычный вид: "1:2", "1:3", "1:4", "1:5", "1:6", "1:7", "1:8", "2:5", "2:7", "2:9", "2:11", "2:13", "2:15". CPU Speed Поскольку внутренняя частота процессора является результатом перемножения двух других параметров, то данная опция носит информационный характер. Результирующая частота процессора может быть представлена, например, в таком виде: 133 MHz (66 х 2). Опция может называться "CPU Frequency (MHz)". Во многих случаях данная опция выносится наверх окна соответствующего меню (подменю) "BIOS Setup", хотя ее значение является результатом вычисления. Но в некоторых случаях пользователь может иметь доступ к параметрам данной опции. Опция "CPU Speed" может предложить значение "Manual", тогда активируются поля "CPU Ratio" и "CPU Host Clock" для индивидуальных установок. Но это конкретная реализация не только версии BIOS, но и системной платы, наверняка содержащей специальную перемычку для возможности ручных настроек. В продолжение и дополнение вышесказанного необходимо выделить опцию "CPU Freq Select" со значениями "Hardware" и "Software", определяющими метод установки внутренней частоты процессора. Первое значение определяет использование соответствующих перемычек на системной плате, второе же предполагает применение настроек через "BIOS Setup". Но также реальна ситуация с непосредственным выбором частоты процессора без каких-либо предварительных установок. Так опция "Processor Speed" предложила ряд значений ("233", "266", "300" и т.д.), а пользователь должен понимать, что имея фиксированные 66 МГц, он косвенно устанавливает множитель: 3.5, 4, 4.5 и т.д. В дополнение к вышеизложенному еще кое-что интересное! SEL 100/66# Signal Своим рождением этот сигнал ("100/66#") центрального процессора был обязан внедрению в материнские платы 100-мегагерцовой системной шины. Управление сигналом через установки BIOS приводит к тому, что линия, соответствующая этому сигналу, либо свободна ("high" - 100 МГц) , либо Заземлена ("low" - 66 МГц). Тем самым управление сигналом приводит к выбору частоты системной шины. Позднее этот сигнал был переименован в "BSEL0#", а в паре с "BSEL1#" он стал принимать участие и в установке частоты шины в 133 МГц. Turbo Mode (75 MHz) Специальная опция "AMI BIOS", предназначавшаяся для работы процессора Pentium II на 75-мегагерцовой системной шине. При установке опции в "Disabled" устанавливалась стандартная частота шины - 66 МГц. Включение же опции допускалось при использовании высококачественных плат расширения, модулей памяти, что требовалось спецификацией "Intel" в отношении нестандартной частоты. В противном случае система может работать нестабильно. Дополнительная информация о функциях чипсета и CPU содержится в опциях главы "PCI - Арбитраж, Bus-Master". 4. Memory Memory Current Опция "Phoenix BIOS" с установкой тока нагрузки для модулей памяти. Значе-
ния параметра следующие: • "8mA" - модули памяти требуют тока нагрузки в 8 мА, • "12mA" - модули памяти требуют тока нагрузки в 12 мА. Установка "12mA" становится необходимой, если используются модули памяти большой емкости (64 Мб и более), которые содержат большое число чипов памяти. 4.1. ЕСС, Parity Устройствам динамической памяти присущ один серьезный недостаток - вероятность ошибки считывания информации из ячейки. Для обнаружения ошибок памяти и их корректировки используются схемы проверки целостности данных. Существует 2 способа контроля - с помощью проверки бита четности и с помощью кода коррекции ошибок (ЕСС - Error Correction Code или Error Checking and Correction). Второй способ надежнее, хотя сравнивать эти методы можно с большой натяжкой. Для проверки ошибок памяти по четности (во время проведения POST, обычного режима работы) каждый байт информации должен иметь дополнительный девятый разряд, который при каждом обращении к ОЗУ по записи устанавливается таким образом, чтобы общее число единиц было нечетным. При каждом обращении по чтению проверяется признак нечетности. Естественно, что поддерживающие проверку по нечетности модули памяти должны содержать дополнительный модуль для хранения этой дополнительной информации. При обнаружении ошибки возникает немаскируемое прерывание NMI, которое нельзя блокировать. Компьютер при этом прекращает работу, и на мониторе отображается сообщение об ошибке памяти, обычно в виде "PARITY ERROR AT 0АВ5:00ВЕ SYSTEM HALTED". Недостаток такой схемы очевиден. Невозможно на основе такого метода контроля целостности исправлять обнаруженные ошибки. Метод же ЕСС, применяемый на высокоуровневых ПК, серверах, позволяет обнаруживать и исправлять двух-, трех- и даже четырехбитовые ошибки памяти. В отличие от метода по четности при реализации коррекции ошибок каждый бит входит более чем в одну контрольную сумму, что позволяет в случае возникновения ошибки в некотором бите восстановить адрес ошибки и исправить ее. Далеко не все чипсеты поддерживали и поддерживают коррекцию ошибок. К тому же с середины 90-х годов схемы обычного контроля четности применяются все реже. Надо отметить, что ЕСС не является панацеей от дефектной памяти и применяется для исправления случайных ошибок. Контроль четности (или метод по модулю 2) существует уже давно. В военной цифровой технике передачи данных существуют более сложные методы, например, по модулю 15. Методы коррекции ошибок также имеют свою предысторию. В системах передачи данных (в частности, телемеханике) также давно применяются и коды Хэмминга, и циклические коды с образующим полиномом, и т.п. SmartCorrect - технология автоматической коррекции ошибок, разработанная корпорацией "Distributed Processing Technology" (DPT), предназначена для защиты всей подсистемы массовой памяти. Благодаря платам памяти с системой автокоррекции ошибок, высокопроизводительные адаптеры фирмы DPT могут обнаруживать и устранять любые нарушения целостности данных, возникшие на уровне кэш-памяти адаптера или на участках прохождения данных. CPU Level 2 Cache ЕСС Check Опция включения/отключения коррекции ошибок кэша второго уровня у процессоров архитектуры Pentium II и выше, которые поддерживают эту опцию. К примеру, процессоры Pentium II поддерживает коррекцию ошибок, начиная с частоты в 333 МГц. ЕСС-коррекция, несомненно, повышает надежность системы, но при этом ее работа, как правило, несколько замедляется. В некоторых процессорах допущены ошибки, и включение этого режима может привести к нестабильной работе систе-
мы. К тому же фактор надежности играет значительную роль только в сетевых средах. Естественно, что при отсутствии кэш-памяти второго уровня или ее блокировке данная опция будет также недоступна. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Чуть другие названия этой же опции: "CPU Level 2 ЕСС checking", "CPU L2 Cache ЕСС Checking" и "L2 Cache ЕСС Support". "AMI BIOS" предлагает несколько иное наименование опции, но речь идет о том же кэше второго уровня - "Cache Bus ЕСС". Еще одна опция - "ЕСС CPU Checking". Data Integrity (PAR/ECC) Целостность данных. Опция разрешения/запрещения контроля памяти на ошибки. Вид контроля устанавливается параметром "DRAM ECC/PARITY SELECT". Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. DRAM Data Integrity Mode Опция включения/отключения проверки целостности памяти. Включение опции позволит системе отслеживать и корректировать однобитные ошибки. Так же будут обнаруживаться двухбитные ошибки, но без исправления. Использование режима коррекции ошибок обеспечивает увеличение стабильности и целостности данных в системе, правда, при небольшой потере производительности. Если в системе не используются ЕСС-модули памяти, то опция должна быть отключена. Опция может быть отключена и при наличии ЕСС-модулей, но если ситуация в системе благоприятствует сохранению более высокой производительности. Может принимать значения: • "ЕСС" - разрешена коррекция, • "Non-ECC" - коррекция запрещена. В некоторых случаях опция с тем же названием может иметь другой "набор" параметров: "Parity" и "ЕСС". При этом меняется и содержание функции. Опция может называться "DRAM Integrity Mode". В "Phoenix BIOS" содержится аналогичная опция с названием "ЕСС Control". "Enabled" разрешает проведение коррекции (по умолчанию), "Disabled" запрещает . То же содержание вложено в опцию "ЕСС Memory Checking". Значения "non-ECC" и "ЕСС" принадлежат и опциям "Memory Configuration", "ЕСС Configuration", хотя первая из них не совсем однозначна в наименовании. В некоторых случаях к имеющимся параметрам может быть добавлено еще одно - "ЕС only" (режим проверки на четность, но только с выводом сообщений о возникновении ошибки). В зтом случае данная опция становится аналогичной одному из вариантов опции "DRAM ECC/PARITY Select", но при этом возникновение ошибки не приводит к полной остановке системы. DRAM ECC/PARITY Select Опция выбора режима коррекции ошибок/проверки по четности. Эта опция появляется только в BIOS тех материнских плат, в которых чипсет поддерживает ЕСС, и может быть использована только в том случае, если установлены модули памяти с истинной четностью. В некоторых вариантах BIOS этим параметром может устанавливаться только вид проверки, а разрешение на проверку устанавливается параметром "Data Integrity (PAR/ECC)" или аналогичным. Параметр может принимать значения: • "Parity" (по умолчанию) - в случае возникновения ошибки на монитор выда-
ется сообщение о сбое по четности в памяти и работа компьютера останавливается, • "ЕСС" - в случае возникновения одиночной ошибки она исправляется (без вывода каких-либо сообщений) и работа системы продолжается. Если имеет место не одиночная ошибка, то работа компьютера также приостанавливается. Следует только учесть, что, по данным "Intel", скорость обмена с памятью при включении этого режима уменьшается приблизительно на 3%. "Phoenix BIOS" содержит аналогичную опцию под названием "Parity Mode" и со следующими значениями: • "Disabled" - проверка памяти запрещена, • "Parity" (по умолчанию) - аналогично, как и в "Award BIOS", • "ЕСС" - так же аналогично, как и в "Award BIOS", сообщение выводится только при двухбитной (и более) ошибке. "AMI BIOS" "подарил" нам два варианта опции "Memory Error Detection". В одном случае значения параметра оказались уже знакомыми: "Disabled", "ЕСС", "Parity". Другой же вариант, по сути, стал аналогом функции "DRAM Data Integrity Mode" с разрешением или запрещением коррекции ошибок ("Enabled"/"Disabled"). Memory Parity/ЕСС Check Опция разрешения/запрещения проверки целостности данных. Может принимать значения: разрешен контроль памяти на ошибки ("Enabled"), запрещен ("Disabled") и "Auto". Последняя установка активизирует проверку памяти автоматически с автоматическим же определением возможностей модулей памяти, как по четности, так и по коррекции ошибок. В другой версии BIOS в этой же опции может отсутствовать параметр "Auto". Только два параметра ("Enabled"/"Disabled") предлагает и опция "Memory Parity (Error) Check". При включении опции и отсутствии необходимых модулей памяти загрузка ПК может прерваться с выводом сообщения "Parity Error". Single Bit Error Report Сообщение об однобитовой ошибке. Если включен режим коррекции ошибок, то установка опции в "Enabled" позволит системе вывести сообщение об имеющей место однобитовой ошибке и ее коррекции. Решение этой задачи берет на себя контроллер памяти, он же направляет центральному процессору сообщение об ошибке памяти. Отключение опции ведет к отказу от вывода сообщений, но коррекция никак не отменяется. 4.2. "Затенение" памяти, выделенная память "Shadow memory" - это так называемая "теневая" память. В адресах памяти от 640 Кб до 1 Мб (aOOOOh - fffffh) находятся "окна", через которые "видно" содержимое различных системных ПЗУ. Например, адреса fOOOOh - fffffh занимает системное ПЗУ, содержащее BIOS системы, окно cOOOOh - c7fffh - ПЗУ видеоадаптера (Видео-BIOS) и т.п. При включении режима "shadow" для каких-либо адресных диапазонов, соответствующих системным ПЗУ либо картам расширения, содержимое их ПЗУ копируется в участки основной памяти, которые затем подключаются к этим же адресам вместо ПЗУ, "затеняя" их. Дает ли это какие-нибудь преимущества? Повышается ли при этом производительность системы? Включение "затенения" дает в первую очередь значительное ускорение работы с данными ПЗУ за счет более высокого быстродействия микро-
схем ОЗУ (в сравнении со временем доступа к ROM BIOS в 150-200 не.) . Кроме того, при обращении к микросхемам BIOS непосредственно используется 8- разрядный доступ, что включение "затенения" ПЗУ делает еще более эффективным. Кроме этого, появляется возможность модифицировать видимое содержимое ПЗУ: все современные системные BIOS используют это для самонастройки, а в область Видео-BIOS обычно загружаются экранные шрифты и т.п. Что это за теневая память физически? Этот вопрос связан с распределением памяти вообще. В первом мегабайте памяти используются по прямому назначению, т.е. как основная память, 640 Кб, а остальные 384 Кб оказываются в адресном пространстве, зарезервированном для ПЗУ и внешних устройств. В современных платах вся память представляет собой непрерывный массив, поэтому разрывать адресное пространство модулей памяти на две части нельзя и поэтому часть системной области приходится аппаратно исключать, теряя при этом 384 Кб. Как скопировать в эту память содержимое ПЗУ? Для этого применяют несколько способов: 1) Организация "Shadow Memory". Доступ к ней регулирует чипсет. Как правило, "Shadow Memory" находится в адресном пространстве в том же месте, где и исходное ПЗУ. Поскольку две области памяти в одном месте физически находиться не могут, для управления этой памятью в чипсете есть специальная схема, которая может подключить в этот фрагмент адресного пространства либо исходное ПЗУ, либо ОЗУ. 2) Несколько слов о защите от записи. Обычно "Shadow Memory" в нормальном состоянии находится в режиме "Read Only" (только для чтения). Это породило проблемы, например, при написании русификаторов, так как приходится открывать "Затененные" участки той же видеопамяти. Различные версии BIOS позволяют решать эту проблему, имея опции с возможностью указания, следует ли оставлять требуемый диапазон "Read Write" или "Read Only". 3) Но не только BIOS способен управлять Shadow-функциями чипсета. Такое управление может осуществлять программа, умеющая корректно обращаться к регистрам чипсета на низком уровне. Начиная с 386-х, в защищенном режиме работы процессора имеется страничная организация памяти, обеспечивающая формирование физического (реального) адреса из виртуального адреса программы. Именно эта возможность и обеспечивает в большинстве распространенных драйверов памяти (менеджеров) не только выполнение функций затенения, но и получение памяти EMS при наличии расширенной памяти в компьютере. Программно возможности "Shadow"-функций менеджеров памяти значительно более гибкие, чем у чипсета, управляемого BIOS. В частности, управление размерами памяти, выделяемой для "Shadow Memory", может производиться достаточно малыми по размеру страницами - 4 Кб, что позволяет эффективнее использовать адресное пространство первого мегабайта. В MS-DOS возможность управления "Shadow"-памятью имеет драйвер памяти HIMEM.SYS (ключ /SHADOWRAM:ON|OFF). 4) Затенение полезно, главным образом, в 16-разрядных ОС. 32-разрядные системы не используют 16-разрядный код из ROM. Вместо него они загружают 32- разрядные драйверы в ОЗУ, заменяя ими 16-разрядный код BIOS, который, таким образом, используется только в процессе загрузки системы. 5) Организация блоков верхней памяти UMB (Upper memory blocks), по сути, аналогия предыдущему варианту. 6) Перемещение (relocation). Это перенос неиспользуемой памяти из системной области (640 Кб - 1 Мб) в область расширенной (Extended) памяти. Чаще всего перемещаться может весь фрагмент сразу, то есть все 384 Кб. Это связано со сложностью схемы управления адресными линиями. В этом случае освободить остаток первого мегабайта можно, только выключив все без исключения установки "Shadow". В первых IBM PC устанавливалось 640 Кб основной памяти и отдельно расширенная память, поэтому со старшими 384 Кб проблем не возникало. Позднее,
а это также было давно, некоторые чипсеты (Neat, OPTi4 95, SiS471, др.) имели возможность переносить старшие 384 Кб за пределы первого мегабайта, присоединяя их к расширенной памяти. Одни чипсеты могли переносить свободные от "затенения" участки, другие - только все 384 Кб целиком. Последующая серия опций объединена одной темой ("Теневое ПЗУ адаптера ХХХХ,16К") и представляет собой, в основном, устаревшие аппаратные решения. Adaptor ROM Shadow С800,16К Опция для маскирования ПЗУ некоторых специальных карт - сетевых, различных контроллеров и т.п. По умолчанию устанавливается "Disabled". Установка в "Enabled" допустима только тогда, когда в систему инсталлирована карта расширения с ПЗУ, занимающим эти адреса. В свое время большинство дисплейных видеоадаптеров, таких как MDA, Hercules, использовали ПЗУ с адресом С800. Поскольку эти карты были низкоскоростными, затенение этого адреса улучшало общую производительность системы. Дополнительная и интересная информация! Некоторые версии BIOS допускали включение теневого ОЗУ со снятой защитой от записи. При помощи драйвера, возможно, было использование "теневой памяти" в качестве области UMB. Это давало некоторое преимущество в скорости в сравнении с UMB-областью, обеспечиваемой при помощи EMM386. Возможна вполне современная ситуация, когда затенению может быть подвергнут загрузочный BIOS сетевого адаптера. В этом нет никакой необходимости, т.к. загрузка удаленной системы вряд ли есть непрерывный процесс. Adaptor ROM Shadow СС00,16К Эта область предназначалась для некоторых (естественно, старых) адаптеров жестких дисков. Adaptor ROM Shadow D000,16K Адресная область для использования сетевыми картами. Adaptor ROM Shadow D400,16K Некоторые специальные контроллеры (это было давно) для четырех дисководов гибких дискет имеют отображаемый BIOS ROM в диапазоне адресов D400...D7FF. Adaptor ROM Shadow D800,16K Adaptor ROM Shadow DC00,16K Adaptor ROM Shadow E000,16K Adaptor ROM Shadow E400,16K Adaptor ROM Shadow E800,16K Adaptor ROM Shadow EC00,16K Эта область могла быть использована системой после копирования SCSI- контроллерами своего BIOS. Некоторые SCSI-контроллеры могли иметь несколько другие области "затенения" ОЗУ (в зависимости от их марки). Совершенно аналогично "работали" следующие опции: C8000-CBFFF Shadow CCOOO-CFFFF Shadow D0000-D3FFF Shadow D4000-D7FFF Shadow D8000-DBFFF Shadow DCOOO-DFFFF Shadow Совершенно те же опции предложил "Phoenix BIOS" в меню под названием "Shadow Memory Regions". И совершенно ясно, что возможны также другие вариации по "затенению". На-
пример, опция "Е8000 - EFFFF Shadow" может быть использована для поддержки интегрированного SCSI-контроллера. И еще одно важное замечание, не утратившее актуальности и по сей день. Речь идет о специализированных ISA-адаптерах с микропроцессорами, память которых организована как двухпортовая. Если память такого микропроцессора по одному из портов со стороны компьютера адресуется как страница в области указанных адресов, то "затенение" для этой области должно быть запрещено ("Disabled"). Обобщая сказанное, необходимо отметить, что затенение разделяемой ("shared") памяти недопустимо. Разделяемая память служит также в качестве буферов сетевых контроллеров, т.п. Еще пример затенения адресных областей: С000,16К Shadow С400,16К Shadow С800,16К Shadow СС00,16К Shadow D000,16K Shadow D400,16K Shadow D800,16K Shadow DC00,16K Shadow Ничего нового, разве что первые две опции меню неявно предназначены для затенения Видео-BIOS (см. подробно ниже). Base Memory Address Данной опцией устанавливается начальный адрес адресного диапазона, выделяемого под потребности некоторой PCI-карты. BIOS Devnode for Shadow RAM Эта опция используется (включается при "Enabled") для некоторых карт расширения, чья ROM-память не требует коррекции того региона основной памяти, который эта карта занимает. "Disabled" позволяет разблокировать фиксированный начальный адрес области памяти для устройства и изменять его динамически. CD Hole Столь необычная опция "AMI BIOS" предназначена для управления адресной областью в диапазоне DCOOOh - DFFFFh. Если установлено значение "Disabled", то любое обращение, запрос к данному пространству направляется основному SCSI- контроллеру (хотя это может быть и сетевое устройство). Если же выбрано "Enabled", доступ к этому региону памяти контролируется одним из РАМ (Programmable Attribute Map) регистров, т.е. стандартным способом. Стоит остановиться на этой теме подробнее. В состав "северного" (host-to-pci bridge) моста чипсета, среди множества других, входят и семь программируемых pam-регистров. Через установку различных атрибутов они позволяют управлять тринадцатью адресными сегментами различного размера в диапазоне от 64 0 Кб до 1 Мб адресного пространства. С другой стороны, кэширование этими областями осуществляется через mtrr-регистры центрального процессора (о них будет сказано ниже). Каждый РАМ-регистр (см. таблицу) контролирует два региона, обычно по 16 Кб каждый. Каждый из регионов "обслуживается" четырьмя битами, два из которых зарезервированы, а два остальных - это "Read Enable" и "Write Enable". В зависимости от состояния этих бит ("О" или "1") осуществляется либо доступ к основной памяти, либо запросы перенаправляются на PCI-шину. Поэтому, если установлены два "О", доступ к выбранному диапазону памяти невозможен. В процессе начальной загрузки и выполнения инструкций BIOS при копировании
некоторого BIOS в выбранную "затеняемую" область в соответствующем регистре по соответствующему аттрибуту "Write Enable" устанавливается "1". После окончания всех процедур, связанных с затенением, для данного диапазона (регистра) устанавливается режим "только для чтения" (read only), что соответствует атрибутам "Read Enable", равным "1", и "Write Enable", равным "О". При этом все циклы записи в данную область перенаправляются непосредственно шине расширения . Понятно, что если речь идет о выделенной RAM-памяти, то оба атрибута будут равными "1". РАМ-регистр Сегмент памяти Назначение РАМ0[3:0] Зарезервировано РАМО[7:4] OFOOOOh - OFFFFFh BIOS Area РАМ1[3:0] OCOOOOh - 0C3FFFh ISA Add-on BIOS* РАМ1[7:4] 0C4000h - 0C7FFFh ISA Add-on BIOS* РАМ2[3:0] 0C8000h - OCBFFFh ISA Add-on BIOS* РАМ2[7:4] OCCOOOh - OCFFFFh ISA Add-on BIOS* РАМЗ[3:0] ODOOOOh - 0D3FFFh ISA Add-on BIOS РАМЗ[7:4] 0D4000h - 0D7FFFh ISA Add-on BIOS РАМ4[3:0] 0D8000h - ODBFFFh ISA Add-on BIOS РАМ4[7:4] ODCOOOh - ODFFFFh ISA Add-on BIOS РАМ5[3:0] OEOOOOh - 0E3FFFh BIOS Extension РАМ5[7:4] 0E4000h - 0E7FFFh BIOS Extension РАМ6[3:0] 0E8000h - OEBFFFh BIOS Extension РАМ6[7:4] OECOOOh - OEFFFFh BIOS Extension Примечание. * - Сегмент COOOOh - CFFFFh может быть использован SMM- пространством, если используется SMRAM-регистр (об SMM см. ниже). Е0000 ROM belongs to ATBUS Один из примеров "стареньких" опций по выделению фрагмента из "верхней" памяти для использования системными устройствами. В данном случае "Yes" позволяло зарезервировать такой фрагмент за АТ-шиной. Е8000 32К Accessible Аналогичная опция, хотя и не такая "древняя", поскольку предназначалась для использования (и опция, и адресная область) PS/2-системами, 32-разрядными ОС, под "РпР"-область. Extended ROM RAM Area Наличие этой опции характерно для старых версий "AMI BIOS". Пользователю предоставлялся выбор, где хранить данные о жестком диске: в верхнем килобайте базовой системной памяти, начиная с 639-го килобайта, или в адресах нижней памяти в области DOS-памяти или системного BIOS (0:300). Необходимо было помнить, что вторая адресная область могла также использоваться некоторой периферией (звуковыми, сетевыми и т.п. картами расширения). В этом случае конфликтов можно было избежать, если система через BIOS могла использовать полноценные механизмы "затенения", которые, впрочем, могли и отсутствовать в очень старых системах. В некоторых случаях могло потребоваться изучение документации на соответствующие платы расширения по использованию ими данной области памяти. Опция могла (или может) называться "RAM Area" или "Hard Disk Type 47 - RAM Area". Последняя опция напоминает нам о процедуре пользовательской установки
параметров жесткого диска. ISA LFB Size Опция установки размера линейного буфера кадра (LFB - Linear Frame Buffer). Опция "AMI-BIOS", аналогичная или близкая по смыслу нижерасположенной "Memory Hole At 15М-16М". Кроме размещения ROM-адреса в пределах 15-16 Мб, опция позволяла (в таком виде она уже не встречается) установить размер линейного видеобуфера графических адаптеров в области основной памяти, доступной для ISA-шины (1, 2, 4 Мб). Это суть диапазоны 15-16, 14-16 и 12-16 Мб соответственно. Еще одним значением являлось "Disabled" с отказом от выделения под ISA-адаптер линейного буфера кадра. Такое же значение потребуется при объеме памяти не более 8 Мб (в 96-м г. это было почти пределом) и при работе с MS- DOS. Если же какое-то из значений ("1 MB", "2MB" или "4MB") было выбрано, то следующая опция "ISA LFB Base Address" становится доступной. DOS-приложение могло использовать стандартно под видеопамять только 64 Кб основной памяти. В этом объеме не "поместится" и "хороший" графический файл. Совместно развивающиеся технологии памяти и работы с ней позволили создать механизм пейджинга, суть которого заключается в том, что можно отображать разные части видеопамяти на один и тот же видеосегмент (OaOOOh) поочередно. Но это переключение отнимает время у процессора, снижая эффективность метода. Идеальным вариантом стало использование линейного буфера кадра, который доступен только в защищенном режиме работы процессора, а значит за пределами первого мегабайта, и с использованием расширения VBE (VESA BIOS Extension) не ниже версии 2.0. Для графических PCI-карт с использованием линейного буфера кадра стало возможным использование возможностей чипсета (PCI Burst Mode). Опция может называться "ISA VGA Frame Buffer Size" или "ISA Linear Frame Buffer". Дополнительная информация может быть почерпнута из упомянутой и приведенной ниже опции. х ISA LFB Base Address Данная опция не имеет параметров и носит информационный характер. Показывает основной адрес LFB, если установлен размер в предыдущей функции. ISA Shared Memory Size Размер разделяемой памяти ISA. Опция позволяет выделить блок в "верхней" (upper) памяти, который обычно "затеняется" и который не будет в данном случае использован для дублирования (shadowing) содержимого ПЗУ в основную память, для доступа к ней ISA-карты. Через установку опции в "Disabled" (по умолчанию) мы отключаем возможность установки такого блока в системной памяти. Данную опцию необходимо включать только при установке в систему ISA- карты, которая использует верхние адреса памяти. Это означает, что в системе используются не "Plug and Play" ISA-карты (т.н. "legacy card"), конфигурируемые "вручную". Указывая размер требуемого блока, пользователь и "включает" опцию. Размер блока выбирается в пределах от 16 до 96 Кб с шагом в 16 Кб. Необходимо знать еще вот о чем! В системе могут быть использованы ISA- адаптеры, у которых память собственного микропроцессора является двухпортовой и организована так, что со стороны адаптера она имеет некоторые физические адреса, а по второму порту она адресуется со стороны IBM PC/AT как страница памяти компьютера, расположенная в области адресов (в зависимости от установки перемычек на плате), например: C800h, DOOOh, т.п. В этом случае Задачи адресации решаются на уровне специального прикладного ПО и драйвера. Таких специальных плат расширения в свое время было разработано достаточно много для использования в системах реального времени под MS-DOS.
К вышесказанному еще несколько слов. Некоторые "настоящие" (legacy) платы ISA имеют встроенную память (ПЗУ), которая не видна без специального программного драйвера. Поскольку об этой памяти BIOS ничего не знает, BIOS может (по ошибке) приписать адреса этой памяти другим платам PCI или ISA. При использовании таких карт расширения требуется серьезное изучение документации. х ISA Shared Memory Base Address Базовый адрес разделяемой памяти ISA. Опция доступна при включении предыдущей функции. При этом устанавливается начальный адрес "ISA Shared Memory". Опциально устанавливается C8000h, CCOOOh и т.д. Необходимо помнить, что при выборе начального адреса не должен быть использован EOOOOh-адрес. Если же в предыдущей опции выбран блок памяти размером в 64 Кб, то может быть использован в качестве начального адреса адрес D0000 или ниже. В других версиях BIOS могут встретиться другие наименования такой функции, точнее такой пары, - "ISA Mem Block Base" и "ISA Mem Block Size". В качестве Значений для первой могут быть указаны адреса С800, ССОО, D000, D400, D800 и DCOO, а также значение "No/ICU" (нет/ICU), оставляющее управление этим параметром на усмотрение BIOS или программы ICU (ISA Configuration Utility). А размер блока выбирается из ряда: 8К, 16К, 32К, 64К. Необходимо также добавить, что при выборе самого размера блока надо ориентироваться на "потребности" конкретной карты, а также на ...количество таких "вредных" ISA-карт. И еще одна интересная пара функций. Только "начальной" является опция "Used Mem Base Addr". Она как бы "охватывает" более широкий спектр устройств. Предполагается, что к некоторой области верхней памяти пожелают иметь доступ не только ISA-устройства. Для выбора предлагается, как и выше, любой сегмент памяти между С800Н и DCOOH адресного пространства (6 возможных адресов), а также по умолчанию - "N/A" (как "Disabled"). При включении опции активируется поле "Used Mem Lenght" для установки размера блока: 8, 16, 32 или 64 Кб. Теперь "AMI BIOS"! "Reserved Memory Size" и x "Reserved Memory Address". Параметры основной опции: "Disabled", "16K", "32K", "64K". Параметры же второй: С000, С400, С800, ССОО, D000, D400, D800 или DCOO. Memory Hole At 15М-16М Буквально - "дырка" в памяти в диапазоне 15-16 Мб. При включенном состоянии параметра система, для повышения производительности, будет копировать более медленную память устройства, например, подключенного к ISA-шине, в более быструю основную память. Это происходит за счет выделения специальной области памяти и перемещения в нее данных ROM-памяти карты расширения или устройства сопряжения. Естественно, что действие этой функции представляет собой механизм "затенения", который позволяет обращаться, в данном случае к устройствам ввода/вывода, как к адресному пространству ОЗУ и за счет этого увеличить скорость доступа к таким устройствам. Для функционирования этого механизма необходимо исключить для всех обычных программ возможность использования указанной области памяти, что и делает BIOS при разрешении этого параметра. При отсутствии ISA-устройств данная опция должна быть отключена. По умолчанию эта опция включена. И еще одно уточнение. Разрешать этот параметр следует в том случае, если это требуется в документации на используемую в системе плату. Некоторые старые ISA-карты (например, ранние видеокарты высокого разрешения) требуют выделения для них специального адреса памяти, лежащего в некотором диапазоне. Кроме того, это выделение запрещает доступ в старшие адреса памяти, расположенные выше 16 Мб. Поэтому включение данной опции должно быть оправдано. По сути, данная функция сохранена в "BIOS Setup" по причине фактора совместимости со старыми картами. Может принимать значения:
• "Enabled" (разрешено), • "Disabled" (запрещено). Немного дополнительной информации. Включение функции позволяет создать пропуск в динамической памяти, а точнее разрыв. Для адресов, попадающих в этот диапазон, циклы процессора и PCI будут игнорироваться самим чипсетом. Последствия для неподготовленного пользователя при создании "дырки" могут быть самыми непредсказуемыми. Такой режим может понадобиться и PCI-плате, если она нуждается в отдельном управлении адресами. В более "старых" версиях BIOS могут встретиться другое наименование такой функции - "Memory Hole", и значения параметров: "None", "at 512 kB", "at 15 MB". Действие некоторых параметров уже понятно, а для значения "at 512 kB" стоит указать, что для "затенения" используется часть базовой памяти в пределах 512-640 Кб. Есть еще один вариант и абсолютно идентичный. С тем же названием и фактически с теми же значениями: "Disabled", "512КВ-640КВ", "15МВ- 16МВ". Те же значения предлагает опция "Fixed Memory Hole". Был встречен и такой вариант опции "Memory hole": значения "Disabled" (по умолчанию), "Conventional" и "Extended". Все эти необычные параметры также предназначались для выделения адресного пространства под "стандартные" (legacy) ISA-устройства. "AMI BIOS" может содержать опцию под названием "Memory Hole at 15М Addr.", т.е. близкую к исходной. Необходимо также достаточно определенно представлять себе, что выделение некоего объема памяти предназначалось не только (и даже не столько) для переноса данных ROM-памяти какого-либо устройства, сколько для формирования в системной памяти области, являющейся, по сути, локальной памятью этого устройства или даже локальной памятью шины. Иначе, зачем выделять под область "Затенения" 1 Мб и более. Например, в некоторых версиях BIOS можно было встретить такой набор значений: "Disabled", "14М-16М", "15М-16М". Более определенно на сей счет "говорит" старенькая функция "Memory Hole Size" с такими предложениями: "1 Mb", "2 Mb", "4 Mb", "8 Mb", "Disabled". Все это богатство предназначалось для системной АТ-шины, а также резервировалось под потребности ISA-карт. Исходя из вышесказанного, станет более понятна опция "15-16М Memory Location" с параметрами: • "Local" (по умолчанию) и • "Non-local". Аналогичная опция могла называться и "Local Memory 15-16М". Может возникнуть еще один вопрос. Почему все рассматриваемые функции "привязаны" к 16 Мб? Еще раз стоит подчеркнуть, что наличие всех этих функций в более современных версиях BIOS связано только с принципом совместимости с возможно эксплуатируемыми или специально разработанными картами расширения, устройствами сопряжения, или, как иногда говорят, устройствами связи с объектом (УСО), т.п. Появление же на свет божий всех этих опций "совпало" с появлением в середине 80-х славной 16-разрядной ISA-шины, для которой добавление 4 дополнительных адресных линий означало увеличение максимального размера адресуемой памяти до 16 Мб. Поэтому, задавая некий размер адресной области, мы однозначно определяем ей место "в конце" 16-мегабайтного адресного пространства. Ну и напоследок не опция, а пара совместных функций. "Memory Hole Start Address" (могут быть и такие варианты: "Memory Map Hole Start Address" или "Memory Map Hole End Address") дает возможность установить начальный адрес "дырки" из ряда, начиная с 1-го по 15-й Мб с шагом в один мегабайт. Но эта опция становится доступной, если включена базовая опция "Memory Map Hole". Еще несколько слов о "Phoenix BIOS", предлагавшем аналогичную опцию под на-
званием "ISA Memory Gap". Правда, в различные времена предлагалось два варианта опции. В одном из них была возможность использовать/не использовать последний мегабайт памяти, как "ISA memory area". Другой вариант опции предлагал также уже знакомые значения: "1 Mb", "2 Mb", "4 Mb", "8 Mb" и "Disabled". Memory Remapping Перераспределение памяти. Поскольку аналогичная опция может называться "Memory Relocation", то пользователь уже знает, о чем идет речь. Очень старенькая опция, применение которой имело смысл в системе с ограниченным объемом оперативной памяти. Включение опции ("Enabled") требовало запрещения всех видов "затенения" в области адресов А0000 - FFFFF, в т.ч. "затенения" видео- и системного BIOS. Детальнее см. выше. Memory Reservation Так называется меню с "низкой" опций ("С800 - CBFF" и т.д., см. выше) , из возможных параметров которых ("Available" и "Reserved) следует, что выбранный 16К-байтный диапазон может быть соответственно либо доступен для использования некоторым устройством (пример "выделенной" памяти), либо зарезервирован для использования любым программным обеспечением. Нечто подобное предлагает "Phoenix BIOS" в меню "PCI/PNP ISA UMB Region Exclusion". Правда, т.н. "Upper Memory Blocks" не предназначены для использования стандартными ISA-картами (не Р1ид&Р1ау-картами). А в остальном и диапазоны те же, и значения. System BIOS Shadow Опция разрешения применения теневой памяти на область системной ROM BIOS. Рекомендуется установить в "Enabled" для повышения производительности системы, однако необходимо еще раз подчеркнуть, что улучшения эффективности системы можно добиться только в "MS-DOS" или "Windows Зх". При этом старшие 384 Кб из первого мегабайта памяти станут недоступными в качестве ОЗУ. Некоторые старые версии BIOS дают возможность "затенения" отдельных областей из выделенных под системный BIOS 64 Кб, но имеет смысл, при включении режима "затенения", затенять BIOS целиком. Тем более, что такие адресные зоны - суть фрагменты по 16 Кб (шаг адресов в 40Oh). Опция может называться "System Shadow" или "System ROM Shadow F000, 64K". VGA Type Данные этой опции используются BIOS системы, когда затенение включено. Оказывается, важно и то (см. чуть ниже) , о какой видеокарте (читай, шине) идет речь. Отсюда и возможные значения: "Standard" ("стандартное затенение" - по умолчанию), "PCI", "ISA/VESA". Video BIOS Shadowing При включении этой опции BIOS видеокарты, как мы уже Знаем, будет скопирован в оперативную память, что ускорит обращение к нему. Современные операционные системы обращаются к видеокартам напрямую, минуя BIOS. А вот производительность графики в "старушке" MS-DOS сильно зависит от того, включена ли данная опция. Если при включении теневой памяти не наблюдается какого-либо ускорения работы графических функций, то необходимо проверить соответствие адресов ROM BIOS видеокарты и установленной затеняемой области. Если не используются старые программы, лучше ее отключить, так как, если какое-нибудь приложение обратится к адресам, занятым Video BIOS, возможны сбои. Опция может называться "Video ROM Shadow С000, 32К", "Video ROM BIOS
Shadow", "Video BIOS Shadow" или "Video Shadow". Некоторые версии BIOS также предлагают "затенение" отдельных областей, и тогда вместо одной, а точнее как дополнение к основной опции, предлагается набор из, например, следующих опций: • "Video ROM Shadow С000, 16К" • "Video ROM Shadow C400, 16K" Еще одно важное замечание, которое не было отображено выше. Современные видеокарты хранят свой BIOS в микросхемах, допускающих перепрограммирование (во Flash BIOS), позволяющем получить доступ на скоростях, сравнимых со скоростью обращения к ОЗУ. Скорость обращения к VGA BIOS определяется также и скоростью шины (ISA, EISA или VLB). А если речь идет о PCI или AGP? И тогда может оказаться, что необходимости затенять VGA BIOS нет, и при этом появляется возможность освободить 384 Кб ОЗУ для других целей. Но все же к VGA BIOS обращения происходят часто, особенно это характерно для игрового ПО. Так что решает проблему каждый пользователь сам и в каждом конкретном случае. Также необходимо помнить о том, что BIOS интегрированного видеоадаптера располагается, как правило, по адресам системного BIOS. 4.3. Cache Как правило, кэш-память (Cache Memory) ассоциируется всегда с центральным процессором. Кэш-память представляет собой статическое ОЗУ, обладающее значительно более высоким быстродействием, нежели динамическое. Фактически, кэшпамять предназначена для согласования (компенсации) скорости работы сравнительно медленных устройств с относительно быстрым центральным процессором, т.е. она играет роль быстродействующего буфера между процессором и относительно медленной динамической памятью. Для кэш-памяти характерно значительно меньшее время доступа (Access time). Время доступа - это характеристика, показывающая, сколько времени необходимо для того, чтобы получить доступ к той или иной ячейке памяти. Кэш-память изготавливается на микросхемах статической памяти, не требующей регенерации. Кэш-память значительно дороже динамической, поэтому ее объем, как правило, не превышает 512 Кб. Объем и быстродействие кэш-памяти являются определяющими параметрами быстродействия всей системы для подавляющего большинства задач, решаемых на компьютере. Цифры впечатляющей разницы в быстродействии между различными видами DRAM уменьшаются во много раз при оценке производительности компьютера в целом из-за кэш-памяти. Для большего увеличения быстродействия кэш-памяти она встраивается в собственно кристалл процессора и работает при этом на той же тактовой частоте, что и сам процессор. При попытке доступа к данным процессор сначала обращается к внутренней кэшпамяти , если их там нет, то к внешней, лишь затем к основной динамической памяти. Когда процессор первый раз обращается к ячейке памяти, ее содержимое параллельно копируется в кэш, и в случае повторного обращения может быть с гораздо большей скоростью выбрано из кэша. При записи в память значение попадает в кэш, и либо одновременно копируется в память (схема Write Through - прямая или сквозная запись), либо копируется через некоторое время (схема Write Back - отложенная или обратная запись). При обратной записи, называемой также буферизованной сквозной записью, значение копируется в память в первом же свободном такте, а при отложенной (Delayed Write) - когда для помещения в кэш нового значения в кэш-памяти не оказывается свободной области. При этом в память вытесняется наименее используемая область кэша. Вторая схема более
эффективна, но и более сложна за счет необходимости поддержания соответствия содержимого кэша и основной памяти. Очевидно, что контроллер кэш-памяти должен быть достаточно интеллектуальным, чтобы решать столь сложные задачи, в том числе, определять, какие данные могут понадобиться процессору в следующий момент. Сейчас под термином "Write Back" в основном понимается отложенная запись, однако это может означать и буферизованную сквозную. Память для кэша состоит из собственно области данных, разбитой на блоки (строки), которые являются элементарными единицами информации при работе кэша, и области признаков (tag), описывающей состояние строк (свободна, занята , помечена для дозаписи и т.п.). В основном используются две схемы организации кэша: с прямым отображением (direct mapped), когда каждый адрес памяти может кэшироваться только одной строкой (в этом случае номер строки определяется младшими разрядами адреса динамической памяти), и n-связный ассоциативный (n-way associative), когда каждый адрес может кэшироваться несколькими строками. Ассоциативный кэш более сложен, однако позволяет более гибко кэши- ровать данные. Основные типы кэш-памяти: • Asynchronous SRAM, • Synchronous Burst SRAM, • Pipelined Burst SRAM. Эти три типа памяти построены по статической схеме и выпускаются для организации кэш-памяти 2-го уровня. Два последних типа обеспечивают пакетный режим доступа к данным. 1. Asynchronous SRAM (асинхронная статическая память) используется еще со времен 386-х процессоров. Принцип работы простейший! Процессор посылает адрес необходимой ячейки памяти, контроллер ищет данные и в случае успеха передает их процессору. При этом в оптимальном варианте работает схема 3-2-2-2 (3 такта на считывание первого сегмента данных и по два такта на считывание 3-х последующих) . 2. Synchronous Burst SRAM (синхронная потоковая статическая память) позволяет получить наиболее быстрый доступ в системах с тактовой частотой шины до 66 МГц. Являясь пакетной, эта кэш-память позволяет реализовать схему 2-1-1-1. В системах с частотой системной шины более 66 МГц эта схема ухудшается до 3- 2-2-2. 3. Pipelined Burst SRAM (статическая память с блочным конвейерным доступом) приобрела к 1997 году наибольшее распространение, обеспечивая схему доступа 3-1-1-1, которая не ухудшается с ростом тактовой частоты. "Конвейерность" заключается в том, что при считывании нескольких последовательных ячеек памяти они буферизируются, и это позволяет уменьшить время, которое затрачивает процессор на такую процедуру. 4. Пакетные типы кэш-памяти получают синхронизирующий сигнал от процессора. Кэш содержит счетчик, который, когда бы процессор ни начал цикл, позволяет модулю кэша автоматически быстро выполнить последовательность из четырех циклов. Первый и самый длинный цикл инициализируется процессором. Следующие три вырабатываются модулем кэша синхронно с синхронизирующими импульсами процессора. 64ОКБ to 1MB Cacheability Опция через установку в "Enabled" позволяет кэшировать последние 384 Кб из первого мегабайта ОЗУ. В предыдущей главе и в опциях, представленных далее, достаточно полно изложены всевозможные варианты "затенения" и кэширования фрагментов памяти, рас-
положенных в верхних 384-х килобайтах первого мегабайта системной памяти. Несколько "особняком" от них выделяются предложенные опции. Не по их виду, а по тем значениям, которые возможны для них. Вот эти опции: • Video BIOS C000-C3FF • Video BIOS C400-C7FF • C800-CBFF Memory • CCOO-CFFF Memory • D000-D3FF Memory • D000-D7FF Memory • D800-DBFF Memory • DCOO-DFFF Memory • Ext BIOS E000-E3FF • Ext BIOS E400-E7FF • Ext BIOS E800-EBFF • Ext BIOS ECOO-EFFF Довольно внушительно. А вот и значения этих опций: • "PCI Device" - выбранный диапазон отдается под потребности PCI- устройства, • "Shadowed" - выбранный диапазон "затеняется", • "Write Prot." - выбранный диапазон защищен от записи. При загрузке системы в этот адресный диапазон копируется некое ПЗУ и в процессе работы эти адреса доступны только для чтения, • "Uncached DRAM" - некэшируемый регион памяти, • "PCI/Cached" - выбранный диапазон принадлежит PCI-устройству и кэширует- ся, • "Shadowed/Cached" - выбранный диапазон "затеняется" и кэшируется, • "Write/Cached" - по адресам выбранного фрагмента может производиться запись и этот фрагмент кешируется, "Cached DRAM" - кэшируемая область памяти. Cache Base 0-512k Cache Base 512-640k Cache Extended Memory Area Для использования этих опций, предложенных "Phoenix BIOS", предварительно должно быть включено кэширование в системе, для чего может быть предназначена интегрированная опция "Cache". Понятно, что механизм кэширования может быть включен для двух областей: основной памяти и расширенной (типа XMS). А данные опции дают возможность выбрать метод кэширования для каждой из областей. Итак: • "Write Back" - данные сначала записываются в кэш, в основную же память по необходимости либо "при удобном случае". Наиболее быстрый метод. Более подробно см. ниже, • "Write Through" - данные записываются в кэш и в основную память одновременно , • "Write Protect" - выбранная область кэшируется, но при этом защищена от записи, • "Uncached" (или "Disabled") - запрещено кэширование для выбранной области . Следующая "пачка" опций "Phoenix BIOS" выглядит уже привычно, хотя присутствуют важные особенности.
Cache AOOO -AFFF Cache B000 -BFFF Cache C800 -CBFF Значения опций: "Write Back", "Write Through", "Write Protect", "Disabled", а также "USWC Caching" (Uncacheable Speculative Write Combining) - режим некэшируемой объединенной записи. Применяется для отображаемых в памяти устройств ввода-вывода и отображаемого кадра видеопамяти. "Cache Memory" - так называется внушительное меню "Phoenix BIOS" со следующими опциями: • Cache System BIOS Area • Cache Video BIOS Area • Cache DRAM Memory Area В данных опциях выбираются либо разрешение/запрет кэширования, либо метод кэширования (см. выше). Следующая опция-меню "Cache Memory Regions" может быть использована, если в опции (см. ниже) "Cache" выбрано любое из двух Значений: "Intern only" или "Intern and Extern". Вот эти опции, надеюсь, уже понятные пользователю: • С800 - CBFF • ССОО - CFFF • D000 - D3FF • D400 - D7FF • D800 - DBFF • DCOO - DFFF Значения этих опций стандартны: "Enabled" и "Disabled". Включение какой- либо опции приводит к кэшированию выбранной адресной области. Если в системе используется ISA-карта с двухпортовой памятью, отображаемой в системной памяти в ROM-области, то для такой адресной области кэширование должно быть запрещено . Cache Rd+CPU Wt Pipeline Разрешение опции ("Enabled") позволяет включить конвейеризацию для циклов чтения из кэш-памяти и циклов записи из CPU, что значительно повышает производительность системы. Cache Timing Если в системе установлен только один модуль асинхронной кэш-памяти, то необходимо выбрать значение "Fast". Значение "Fastest" устанавливается при наличии в системе двух банков вторичного кэша. В некоторых случаях вместо "Fast" может быть и значение "Faster". Тогда надо внимательнее ознакомиться с имеющимся в системе кэшем, дабы действовать наверняка (см. ниже опцию "Pipeline Cache Timing"). Пользователь должен быть готов и к встрече с опцией "Cache Performance", благодаря которой также устанавливаются скоростные характеристики. Но при этом необходимо учитывать и характеристики основной памяти. Если система использует EDO-память, то значение "Standard" окажется оптимальным, для SDRAM-модулей подойдет "Default" (!) , значение "Fast" также окажется оптимальным для SDRAM-памяти, но и позволит эффективнее эксплуатировать кэш. CPU External Cache Внешний кэш процессора. Этой опцией разрешается/запрещается использование внешнего кэша процессора (кэша второго уровня, или "L2"). Запрещать какой- либо вид кэш-памяти следует только в случае необходимости искусственного
замедления работы системы, например, при установке какой либо старой платы расширения, или первичного тестирования компьютера. Запрет возможен и для старого программного обеспечения, а также для самых первых версий "OS/2". Во всех случаях, возможно, потребуется отключить как все виды кэширования, так и "Затенения". Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Если вспомнить былое, да и не такое уж далекое, то необходимо отметить, что при отсутствии кэша второго уровня или его неисправности разрешение использования внешнего кэша могло привести к сбоям системы. Поскольку речь идет лишь о включении или отключении кэш-памяти, то в данном случае, казалось бы, нет смысла рассматривать специфику отдельных процессоров или чипсетов. Однако! Вспомним первые процессоры Celeron с отсутствующим кэшем L2, и тогда сказанное чуть выше оказывается вполне актуальным. Определенные сложности могут возникнуть и при разгоне процессоров. Стоит напомнить, что у архитектуры Р5 (Pentium, Pentium ММХ) кэш работает на частоте шины, а для архитектуры Р6 частота кэш-памяти "привязана" к частоте ядра. При этом она может быть половинной (Pentium II) либо равной ей (Pentium Pro). Опция может называться "External Cache Memory", "External Cache", "CPU Level 2 Cache", "L2 Cache Enable", "L2 Cache". CPU Internal Cache Внутренний кэш процессора. Этой опцией разрешается/запрещается использование внутреннего кэша процессора (кэша первого уровня, или "L1"). Стоит напомнить , что внутренний кэш стал принадлежностью процессоров, начиная лишь с 386-х. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. В некоторых случаях опции по управлению внутренним и внешним кэшем могут быть объединены в одну опцию - "Cache Memory", со значениями "Disabled", "Internal" и "Both". В других же, как это предложил "Phoenix BIOS", может быть предложено небольшое меню "Cache" с дальнейшим выбором параметров: • "Enabled" - включено кэширование, но требуется дальнейшее уточнение, • "Intern Only" - используется только внутренний кэш, • "Intern and Extern" - внутренний и внешний кэш включены, • "Disabled". Опция может называться "Internal Cache Memory", "CPU Level 1 Cache". А вот опции "System Cache", "Memory Cache" разрешали (или нет) использование кэш-памяти в системе. Хотя возможно встретить и небольшое подменю, аналогичное вышеприведенному. Необходимо различать две принципиально разные стратегии работы с кэшпамятью. Одна из них предполагает наличие кэша только для чтения, другая - кэша с последующей записью. В одном случае буферизируются только те данные, которые считываются, а в другом кратковременно запоминается информация, которая позже должна быть записана в память. Отсюда и основные методы организации кэш-памяти: • Write Through - метод сквозной записи. Предполагает наличие двух копий данных - в основной и кэш-памяти, т.к. то, что процессор записал в кэшпамять , немедленно копируется в основную память, т.е. без промежуточного хранения в кэше. Этот способ работы с кэш-памятью более медленный, но более надежный,
• Buffered Write Through - метод буферизованной сквозной памяти. Процесс Записи выполняется в буферы, организованные по принципу "FIFO" ("First Input - First Output" - "первым пришел - первым ушел"), • Write Back - метод обратной записи, при котором содержимое основной памяти обновляется только тогда, когда из кэш-памяти в нее записывается полный блок данных, то есть какое-то время процессор не обращается к основной памяти. Это означает, что в процессе работы данные записываются в быстродействующий кэш, а уж затем, когда система будет менее загружена, записываются в оперативную память. В другой ситуации процессор переносит данные в оперативную память из ячейки кэш-памяти только перед считыванием в эту же ячейку данных из другого адресного пространства оперативной памяти. Очень быстрый способ, но могут возникнуть проблемы с устройствами, которые сами обращаются к памяти, минуя процессор, например, контроллер DMA. Последнее требует специальной поддержки со стороны системной платы, чтобы при обмене по DMA можно было поддерживать согласованность данных в памяти и внутреннем кэше. Метод "Write Back" приблизительно процентов на 10 повышает производительность системы в сравнении с "Write Through". External Cache Write Policy Опция по выбору метода работы внешней кэш-памяти. Значения уже известны: • "Write Back" и • "Write Through". Иногда может быть и третье - "Disabled", как отказ от использования внешней кэш-памяти. Опция может называться "External Cache", "L2 Cache Update Mode", "L2 Cache Policy", "L2 Cache Write Policy". Internal Cache WB or WT Очень давняя опция из "AMI BIOS". Ну и значения ее видны из названия: "WB" (Write Back) и "WT" (Write Through). Иногда также может присутствовать третье значение - "Disabled". При выборе значения надо помнить о том, что некоторые 486-е процессоры не поддерживают режим "Write Back". Опция может называться "LI Cache Update Mode", "LI Cache Write Policy", "LI Update Mode", "LI Cache Policy" или "Internal Cache". Многие современные системы вообще не содержат подобной опции, т.к. они оптимизированы для эффективного использования PBSRAM. Ну и в конце интегрированная опция, охватывающая оба кэша - "Cache Strategy". L2 Cache Banks Опция, позволявшая указать, из какого количества банков состоит кэш второго уровня. Значения могли быть такие: "1 Bank", "2 Banks". Опция могла называться "L2 Cache Config". L2 Cache Cacheable Size Данной опцией устанавливается размер (объем) кэшируемой памяти, поддерживаемой в системе. Значения могут быть следующие: • "64 MB", • "128 MB", • "192 MB", • "256 MB", • "512 MB" (могут быть естественно и другие значения).
А выбор значения зависит, с одной стороны, от объема инсталлированной памяти (установку "512 MB" можно рекомендовать при наличии в системе более 64 Мб ОЗУ) , а с другой - от характеристик чипсета. Последнее являлось и является одним из важнейших параметров чипсетов. Достаточно вспомнить "интеловские" чипсеты 430NX и 430ТХ, и окажется, что первый из них поддерживал 512 Мб, а второй - 64 Мб кэшируемой памяти. Более давние опции назывались "Cacheable RAM" или "Cacheable RAM Address Range". Речь в них шла об установке значения в 4, 8, 16 или 32 Мб. Такие значения были вызваны ограничением, накладываемым количеством разрядов адресной шины системной памяти. Ведь в кэш-памяти необходимо было хранить как содержимое ячейки памяти, так и ее адрес. Выбор оптимального значения был также ограничен величиной инсталлированной в системе памяти. При наличии в системе 4 Мб ОЗУ выбор 16 Мб был малооправдан. Memory above 16MB Cacheable Опция поддержки кэширования оперативной памяти, расположенной за пределами первых 16 мегабайт ОЗУ. Pipeline Опция устанавливается в "Enabled" для включения механизма конвейеризации при наличии в системе конвейерной синхронной кэш-памяти. Опции "Read Pipeline" и "Write Pipeline" (или "Write Pipelining") позволяют разделить включение режима конвейеризации для циклов чтения и записи в PBSRAM. Pipeline Cache Timing Если в системе установлен только один модуль PBSRAM, то необходимо выбрать значение "Faster". Значение "Fastest" устанавливается при наличии в системе двух банков вторичной конвейерной потоковой SRAM. Опция "SRAM Speed Option" предлагает те же самые значения, хотя из ее названия не совсем ясно на первый взгляд, о каком типе кэш-памяти идет речь. Речь же идет о возможности влиять на работу вторичной кэш-памяти. Shadow Memory Cacheable Кэширование "теневой" памяти. Опция, позволяющая включить режим кэширования для тех участков памяти, для которых уже включен режим "затенения". Опция носит интегрированный (обобщенный) характер. Любое обращение к "затененным" адресным пространствам будет вызывать копирование востребованной информации в кэш процессора. Целесообразность включения режима ("Enabled") зависит от множества факторов: что собственно было затенено (видео BIOS, системный BIOS, ПЗУ адаптеров или область, выделенная под работу специализированного контроллера) , какая ОС инсталлирована и от некоторых других. Многие из этих факторов рассмотрены отдельно. Что касается операционных систем, то рекомендовать включение такого кэширования можно для "MS-DOS" и "OS/2" (да и то не всегда), "Linux" и другие "Unix"-подобные ОС вообще не используют кэшируемую ROM- память. Что же касается "Windows", речь не идет о "Windows3x", то такое включение может быть рекомендовано не всегда. В любом случае, любая рекомендация требует опытной проверки на конкретной системе. Это касается и оборудования, и операционной системы. Больший эффект может быть достигнут, если BIOS предлагает вместо обобщенной опции несколько таких опций и с возможностью установки кэширования для отдельно взятого адресного фрагмента. Эти опции могут иметь два значения: "Cached" и "Disabled". А представлены они, могут быть, в следующем виде:
• C000,16K Shadow • С400,16К Shadow • С800,16К Shadow • СС00,16К Shadow • D000,16K Shadow • D400,16K Shadow • D800,16K Shadow • DC00,16K Shadow В некоторых случаях опции могут быть представлены в виде "СО00 Shadow Cacheable" и "F000 Shadow Cacheable" со значениями "Enabled" и "Disabled". SRAM Back-to-Back Установка опции в "Enabled" позволит сократить задержки между 32-битными циклами передачи, так как следующие "друг за другом" циклы будут объединяться в единый, с одним адресом, 64-битный пакет. SRAM Туре В зависимости от типа установленной кэш-памяти надо выбрать один из вариантов , синхронная либо асинхронная память интегрирована в системе. Sustained ЗТ Write Если конвейерная потоковая кэш-память инсталлирована в системе, то включение опции ("Enabled") позволит осуществлять непрерывный трехтактовый цикл Записи при доступе к PBSRAM на системных частотах 66 или 75 МГц. SYNC SRAM Support Если в системе установлена синхронная кэш-память, то есть возможность "уточнить", какая же именно. Значения следующие: • "Standard" - обычная синхронная SRAM, • "Pipelined" - конвейерная кэш-память. System BIOS Cacheable Кэширование области системного BIOS. Разрешение этого параметра приводит к возможности кэширования области памяти по адресам системного BIOS (FOOOOH- FFFFFH) в кэш-память. Включение параметра будет иметь смысл только в случае разрешения функций кэширования в разделе "BIOS Features Setup" (как правило). Если какая-либо программа попытается выполнить операцию записи в эти адреса, то система выдаст сообщение об ошибке. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Опция может называться и "System ROM Cacheable". Но есть и свое "но"! При включении опции кэшированию подлежит часть системной BIOS, содержащей код для запуска системы и основные функции ввода/вывода. Тем не менее, возможности ускорения через использование кэша процессора редко используются, т.к. часть кэш-памяти, которой всегда недостаточно, резервируется под BIOS, обращение к которому не происходит постоянно. Контроллер кэш-памяти оперирует строками (cache line) фиксированной длины. Строка может хранить копию блока основной памяти. С каждой строкой кэша связана информация об адресе скопированного в нее блока основной памяти и признаки ее состояния. Информация о том, какой именно блок занимает данную строку и ее состояние, называется тегом (tag) и хранится в связанной с данной строкой ячейке специальной памяти тегов (tag RAM).
Для хранения тегов используется отдельная микросхема асинхронной SRAM (Tag SRAM) , а для более 8-битного тега - пара микросхем. Синхронизировать работу Tag SRAM не имеет смысла, поэтому асинхронная память тегов используется как для асинхронного кэша, так и для синхронного кэша 2-го уровня. Необходимый объем памяти тегов, т.е. количество ячеек, можно вычислить, разделив объем установленной кэш-памяти на длину строки кэша, определяемой чипсетом. Кстати, функции кэш-контроллера для внешнего кэша выполняет чипсет. Длина строки обычно равна количеству байт, передаваемых за один стандартный пакетный цикл (16 байт для 486-го процессора, 32 байта для Pentium). Для кэша с обратной записью (WB) необходима еще и память для хранения признака "чистоты" строки. Признак может храниться в отдельной микросхеме (Dirty SRAM) или занимать (для строки) один бит в Tag SRAM. Изложенный материал поможет разобраться и понять содержание представленных опций. Tag Compare Wait States Данная опция позволяет регулировать скоростные характеристики кэш-памяти, а точнее, доступ к ячейкам Tag SRAM. Выбор значений не очень большой (0 или 1 такт ожидания), что напрямую связано с процедурой входа в Tag. На первом или втором такте шинного цикла. Тег-операции с нулевым ожиданием требуют использования 12-не SRAM или лучше. Tag Option Опция предлагает для выбора два значения. Одно из них, равное 8 битам, не предполагает использования т.н. "dirty''-бита. Второе же выделяет собственно под тег 7 бит и еще один бит под признак "dirty". Опция может называться "Alt Bit in Tag SRAM" или "Alt Bit Tag RAM". Слово "alt" не должно "смущать" пользователя. Это обычное сокращение. В данном случае от alternative, что можно перевести и как "дополнительный". Значения опции: "7+1 Bits" и "8+1 Bits". Правда, в некоторых случаях возможны значения "Enabled" и "Disabled", как способ управления дополнительным битом. Идентична последним опция "L2 (WB) Tag Bit Length". Опцией устанавливается размер основного тега (7 или 8 бит), дополнительный бит используется автоматически и пользователю "недоступен". Точно также функционируют опции "L2 Cache Tag Bits", "L2 Cache Tag Length" ("7 bits", "8 bits"). Опция может называться "Tag RAM Size". Но в ней уже не идет речь об использовании дополнительного "dirty''-бита. В соответствии со спецификацией инсталлированного "tag RAM"-чипа необходимо и выбрать размер тега (7 или 8 бит). Tag Ram Includes Dirty Значение "Enabled" не вызывает возражений, т.к. использование дополнительного "dirty''-бита направлено на повышение производительности системы. Ну а что же "Disabled"? Снова немного теории! Если опции "BIOS Setup" позволяют сделать это, то иногда имеет смысл уменьшить объем кэшируемой памяти до объема реально установленной памяти. При этом возможно более эффективное кэширование имеющейся памяти за счет реструктуризации общения чипсета и кэша. С другой стороны, увеличение объема кэшируемой вторичным кэшем памяти обычно требует установки дополнительной микросхемы Tag SRAM, т.к. возрастает разрядность тега. А как поступить, если объем инсталлированной памяти все же превышает объем кэшируемой и установка дополнительной микросхемы вызывает проблемы. В этом случае установка "Disabled" может спасти ситуацию. Отказ от использования "dirty''-бита автоматически ведет к его добавлению в адресную часть тега и к увеличению объема кэшируемой памяти в 2 раза.
Стоит напомнить, что для современного Pentium IV объем квитируемой вторичным кэшем памяти составляет 4 Гб. Опция может называться "L2 Cache Dirty Tag" или "L2 Dirty Bit" и с теми же значениями ("Enabled" и "Disabled"). Tag/Dirty Implement Данная опция, по сути, ничем не отличается от вышеприведенной, хотя имеет непривычные значения и ..."дочернюю" опцию. Значение "Separate" означает отказ от использования "dirty''-бита, a "Combine" объединяет последний с тегом, доводя общую разрядность до 8 или 9 бит, что устанавливается опциями, изложенными выше. х Dirty pin selection Если предыдущая опция установлена в "Combine", данная опция становится активной и предлагает два значения: • "I/O" - сигнал "Dirty" носит двунаправленный характер, • "IN" - является только входным сигналом. Video BIOS Cacheable Кэширование области BIOS видеокарты. Разрешение этого параметра приводит к возможности кэширования области памяти по адресам BIOS видеокарты (СООООН- C7FFFH) в кэш-память процессора. Параметр будет использован только при включении кэш-памяти в разделе "BIOS Features Setup" (или аналогичном). Но предварительно должна быть также включена функция "затенения" Video BIOS. Если какая-либо программа попытается выполнить запись в эти адреса, то система выдаст сообщение об ошибке. При наличии видеокарты с "ускорителем" (а таковыми являются все современные видеокарты) необходимо отключить кэширование видеопамяти, дабы центральный процессор мог "отслеживать" любые изменения, производимые устройством ввода в буфер кадра изображения. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Об оправданности включения этой опции можно сказать то же самое, что и по системному BIOS. Опция может называться "Video BIOS Area Cacheable". BIOS VGA - это фактически программа, предназначенная для управления схемами VGA. Также через BIOS пользовательские программы могут инициировать некоторые процедуры и функции VGA, не обращаясь при этом непосредственно к адаптеру. Область адресов видео-BIOS (C0000H-C7FFFH) давно уже как бы стандартизована . Но так было, естественно, не всегда. В зависимости от типа графический адаптер занимал следующие адреса: • MDA (видеобуфер) - BOOOOh-BOFFFh (4 Кб), • CGA (-::-) - B8000h-BBFFFh (16 Кб), • EGA (видео-BIOS) - C0000h-C3FFFh (C7FFFh) (16 {32} Кб), • VGA (-::-) - C0000h-C7FFFh (32 Кб). Video Memory Cache Mode Режим кэширования для видеопамяти. Параметр действителен только для процессоров архитектуры Pentium Pro (Pentium II, Deshutes и т.п.), для которых кэш второго уровня (L2) стал внутренним. К обычным режимам работы с кэш-памятью ("Write Through" и "Write Back") были также добавлены режимы "Write Combine" (WC - объединенная запись) и "Write Protected" (WP - защищено от записи). Уже в первом процессоре семейства (Pentium Pro) была предусмотрена возможность
изменять режим кэширования в зависимости от конкретной области памяти через специальные внутренние регистры, называемые MTRR (Memory Type Range Registers). С помощью этих регистров для конкретной области памяти стало возможным устанавливать режимы: • UC (uncacheable - не кэшируется), • WC (write combine - объединенная запись), • WP (write protected - защищено от записи), • WT (write through - сквозная запись) и • WB (write back - обратная запись). Установка интегрированного режима USWC (uncacheable, speculative write combine - не кэшировать, режим объединенной записи) позволяет значительно ускорить доступ к буферу видеопамяти и вывод данных через шину PCI на видеокарту . Следует учесть, что видеокарта должна поддерживать доступ к своей памяти в диапазоне А0000 - BFFFF (128 Кб) и иметь линейный буфер кадра. Правда , трудно представить, что этого может не быть. Поэтому лучше установить режим USWC, но в случае возникновения каких-либо проблем (система может даже не загрузиться, если карта не поддерживает этот механизм) необходимо установить значение по умолчанию - "UC". Может принимать значения: • "UC", • "USWC". Несколько слов о MTRR-регистрах и режимах работы. Memory Type Range Registers осуществляют операции записи/чтения в то же самое время, что и обычные MSR (Machine Specific Registers) стандартного Pentium-процессора используют собственные инструкции чтения и записи. MTRR являются 64-битными регистрами и разделяются на фиксированные и переменные MTRR. Фиксированные MTRR имеют дело с памятью в пределах 1 Мб, управляемой через "BIOS Setup". Переменные MTRR позволяют кэшировать память за пределами 1 мегабайта. Использование режима WC опциально предназначено только для видеопамяти. В некоторых случаях перепрограммирование CMOS-памяти позволяет конфигурировать диапазон 0-640 Кб основной памяти для применения к нему WC-режима для эффективной отладки "железа". WP-режим применяется для "затенения" различных областей памяти и использования их как ROM-памяти. Video RAM Cacheable Кэширование области видеопамяти графического адаптера. Разрешение опции ("Enabled") позволяет увеличить производительность системы путем кэширования видеопамяти по адресам AOOOOh-AFFFFh. Но могут возникнуть сбои, если "нехорошие" программы попытаются произвести запись по указанным адресам. Поэтому неудивительно, что по умолчанию устанавливается "Disabled". Опция может называться "Video Buffer Cacheable". Weak Write Ordering Нестрогое упорядочение записи. При включении опции ("Enabled") процессор направляет циклы записи в свой внутренний кэш в порядке, отличном от последовательного (потокового) кода. Циклы записи во внешний кэш всегда происходят в строгом порядке. 4.4. Refresh Возможны три различных метода регенерации данных. Регенерация одним RAS (RAS Only Refresh - ROR) . Этот метод использовался
еще в первых микросхемах DRAM. Адрес регенерируемой строки передается на шину адреса и выдается сигнал RAS (точно так же, как при чтении или записи) . При этом выбирается строка ячеек, и данные из них поступают на внутренние цепи микросхемы, после чего записываются обратно. Так как далее сигнал CAS не следует, цикл чтения/записи не начинается. Затем передается адрес следующей строки и так далее, пока не будет пройдена вся матрица памяти, после чего цикл регенерации повторяется. К недостаткам этого метода можно отнести то, что занимается шина адреса, и в момент регенерации блокируется доступ к другим подсистемам компьютера. CAS перед RAS (CAS Before RAS - CBR) - стандартный метод регенерации. При нормальном цикле чтения/записи сигнал RAS всегда приходит первым, за ним следует CAS. Если же CAS приходит раньше RAS, то начинается специальный цикл регенерации - CBR. При этом адрес строки не передается, а микросхема использует свой внутренний счетчик, содержимое которого увеличивается на 1 при каждом CBR-цикле (т.н. инкрементирование адреса строки). Этот режим позволяет регенерировать память, не занимая шину адреса, что, безусловно, более экономично . Автоматическая регенерация памяти (Self Refresh - SR, или саморегенерация). Этот метод обычно используется в режиме энергосбережения, когда система переходит в состояние "сна" ("suspend"), и тактовый генератор перестает работать. В таком состоянии обновление памяти по вышеописанным методам невозможно (попросту отсутствуют источники сигналов), и микросхема памяти выполняет регенерацию самостоятельно. В ней запускается свой собственный генератор, который тактирует внутренние цепи регенерации. Такая технология работы памяти была внедрена с появлением EDO DRAM. Необходимо отметить, что в режиме "сна" память потребляет очень малый ток. Необходимо добавить, что циклы регенерации выполняет входящий в состав чипсета контроллер регенерации, который для выполнения своей задачи должен получать управление магистралью каждые 15 мкс. Во время цикла регенерации производится чтение одной из 256 ячеек памяти. Burst Refresh Потоковая регенерация. Как правило, трактовка этой опции в литературе носит ошибочный характер. При разрешении опции ("Enabled") в единый пакет собираются запросы на регенерацию, причем такое пакетирование может обеспечивать весь объем строк в памяти. Такой метод ведет к значительному повышению производительности , но есть и обратная сторона. На достаточно длительные промежутки времени и постоянно происходит захват шины памяти, что приводит к блокировке доступа к ней процессора или других устройств. CAS Before RAS Refresh Метод регенерации памяти, когда сигнал CAS устанавливается раньше сигнала RAS. В отличие от стандартного способа регенерации, этот метод не требует перебора адресов строк извне микросхем памяти - используется внутренний счетчик адресов. Однако, этот способ регенерации должен поддерживаться микросхемами памяти (большинство чипов его поддерживает) . Использование этого метода позволяет заметно снизить потребляемую модулями памяти энергию. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено. Опция может называться "CA.S Before RAS".
CAS-to-RAS Refresh Delay Действие этой опции возможно при включенном состоянии предыдущей (или аналогичной) , так как в данном случае устанавливается время задержки между стро- бирующими сигналами (в тактах системной шины). Естественно, что установка меньшего значения приводит к снижению времени, затрачиваемого на регенерацию. Большее же значение повышает надежность, т.е. достоверность данных, находящихся в памяти. Оптимальный вариант для данной системы выбирается опытным путем. Может принимать значения: "IT", "2Т" (по умолчанию). Concurrent Refresh Параллельная, или конкурирующая регенерация. При активизации этой опции, как аппаратные средства регенерации, так и центральный процессор получают одновременный доступ к памяти. При этом процессору не нужно будет ожидать, пока произойдет регенерация. При установке опции в "Disabled" процессор должен будет ждать, пока схема регенерации не закончит работу. Естественно, что включение опции повышает производительность системы. Decoupled Refresh Раздельная регенерация. Поскольку ISA-шина имеет невысокую скорость работы (точно также медленен и процесс регенерации памяти для ISA-шины), то включение этой опции ("Enabled") позволит чипсету разделить регенерацию для основной памяти и ISA-шины. При этом процесс регенерации для ISA-шины может быть завершен во время выполнения процессором других инструкций. Использование этой опции заметно увеличивает производительность всей системы. Опция эта играла заметную роль во времена 486-х машин. Но могла возникнуть и проблема, которая заключалась в том, что некоторые карты расширения (обычно, видеокарты) требовали к себе внимания процессора во время начального цикла регенерации шины. Естественно, что это могло привести к нежелательным сбойным ситуациям. Отключение опции могло потребоваться также, если при работе с графическими режимами высокого разрешения на экране монитора появлялись какие-то символы или "снег". При этом необходимо было отключать и такой метод работы с памятью, как "Memory Relocation" (см. выше). Сказанное выше было характерно, например, для видеокарт на чипе S3 801. Опция может называться "Decoupled Refresh Option". DRAM Burst at 4 Refresh Эта опция также связана с пакетной регенерацией, но суть ее иная. Опция включает регенерацию по 4 строки в пакете. Такой метод заметно повышает производительность. При этом шина освобождается намного быстрее, чем в случае с опцией "Burst Refresh". DRAM RAS Only Refresh Включение/отключение метода обновления DRAM, альтернативного методу "CAS- before-RAS". Если BIOS содержит другие возможности по регенерации памяти, то эту опцию необходимо отключить. В противном случае придется использовать этот устаревший метод обновления памяти. DRAM RAS# Precharge Time Время предварительного Заряда по RAS. Эта функция позволяет установить время (в тактах системной шины) для формирования сигнала RAS (иногда говорят о накоплении заряда по RAS) до начала цикла регенерации памяти. Уменьшение этого значения увеличивает быстродействие. Но если установлено недостаточное время, регенерация может быть некомплектной, что в итоге приведет к потере данных, находящихся в памяти. Возможные значения могут быть представлены в
различном виде: в виде цифровых значений - "3", "4" и т.д.; с указанием системных тактов - "3 Clocks" или "1Т". А ряд значений, как правило, следующий: ОТ, IT, 2Т, ЗТ, 4Т, 5Т, 6Т. Опция может иметь множество названий: "DRAM RAS# Precharge Period", "RAS# Precharge Time", "RAS# Precharge Period", "FPM DRAM RAS# Precharge", "FPM RAS Precharge", "RAS# Precharge", "EDO RAS Precharge", "EDO RAS# Precharge Time", "EDO RAS Precharge Timing", "FPM/EDO RAS# Precharge Time". Как видим, опция не потеряла своей актуальности с появлением EDO-памяти и, что интересно, затем также BEDO- и SDRAM- модулей: "BEDO RAS Precharge", "SDRAM RAS Precharge Time". Правда, кроме привычных параметров типа "ЗТ" или "2 Clks" (которые и характерны для SDRAM-модулей) в различных версиях BIOS стали "встречаться" новые виды значений, таких как: "Same as FPM" и "FPM-1T", "Fast" и "Normal", "Fast" и "Slow". Для последней пары параметров "Slow" (медленно) равносильно увеличению количества тактов, что повышает стабильность работы системы, поэтому значение "Fast" следует устанавливать в случае уверенности в качестве модулей памяти. "AMI BIOS" для "своей" опции "SDRAM RAS# Precharge" предложил дополнительное значение "Auto". Для данной опции (опций!) необходимо отметить пару важных моментов. Нельзя путать данную опцию с опциями типа "Refresh RAS Active Time", которые отвечают за длительность сигнала RAS#. В нашем случае речь идет как бы о подготовительном процессе. И второе! Данную опцию совершенно правильно было бы разместить и в разделе, посвященном стандартной оптимизации памяти (см. ниже). Процедуры выставления сигнала RAS# и при регенерации, и при операциях чтения/записи идентичны. В завершение вышесказанного опция "RAS# Precharge/Refresh" со значениями "ЗТ/4Т" и "4Т/5Т". DRAM Refresh Method Опция установки метода регенерации. Опция может называться также "Refresh Туре", "DRAM Refresh Туре" или "Refresh Type Select". При любых вариантах опции среди возможных параметров, как правило, используется только два параметра. Приводим весь возможный ряд: "CAS before RAS", "RAS only", "RAS# Before CAS#", "Normal", "Hidden". DRAM Refresh Period Установка периода (частоты повтора), требуемого для регенерации памяти, в соответствии со спецификацией модулей памяти. В новейших версиях BIOS такая опция практически не встречается. Ранее же она предлагала пользователю широкий простор для творчества: в зависимости от версии BIOS и его производителя, чипсета, модулей памяти. Опция могла также носить название "Refresh Cycle Time (us)", "DRAM Refresh Cycle Time", "Memory Refresh Rate" или "DRAM Refresh Rate". Вот неполный перечень таких вариаций: • "For 50 MHz Bus", "For 60 MHz Bus", "For 66 MHz Bus" и даже "Disabled", • "50/66 MHz", "60/60 MHz", "66/66 MHz", • "Disabled", "15.6 us", "31.2 us", "62.4 us", "124.8 us", "249.6 us", • "15.6 us", "31.2 us", "62.4 us", "125 us", "250 us", • "15.6 us", "62.4 us", "124.8 us", "187.2 us", • "1040 Clocks", "1300 Clocks", • "15.6 us", "7.9 us", "FR 128 CLKs", • "Disabled", "Normal", • "Fast", "Slow".
"Disabled" - устанавливаются стандартные 15,6 мкс, "Enabled" - соответствует удвоению частоты. Остается отметить, что чем реже производится регенерация памяти, тем эффективнее работает система. Но если явно наблюдаются нарушения в работе системы, то частоту обновления необходимо повысить. Значение "Disabled", появляющееся в некоторых версиях, не должно использоваться. В противном случае следует ожидать потери информации в памяти. И, наконец, если пользователь видит на экране перед собой целый ряд значений для выбора, то это может означать, что в состав чипсета входит специальный конфигурационный регистр, в котором три разряда (или менее) "отданы" под возможные комбинации устанавливаемой частоты. DRAM Refresh Queue Этот параметр во включенном состоянии допускает использование более эффективного метода обновления памяти. Дело в том, что чипсет способен формировать последовательность нескольких запросов обновления памяти, пока шина процессора не будет готова к выполнению следующей операции. Речь здесь идет об использовании режима конвейеризации запросов на регенерацию памяти. "Enabled" разрешает постановку в очередь, как правило, 4 запросов регенерации памяти. Установка в "Disabled" означает отключение конвейеризации, что естественно снижает эффективность и приводит к проведению всех циклов регенерации либо по приоритету запросов, либо в соответствии с методами, изложенными в других опциях. Данный режим должен быть всегда включен. "Enabled" устанавливается и по умолчанию. Одно условие! Установленные модули памяти должны поддерживать это свойство, большинство современных типов памяти поддерживают этот метод. Более того! Использование столь эффективного метода регенерации зависит и от реализации чипсетом таких функций, и от версии BIOS. В таком явном, "пользовательском", виде такая опция повстречалась в "AMI BIOS". Опция может называться также "DRAM Refresh Queing". DRAM Refresh Queue Depth Данная опция позволяет установить степень ("глубину") конвейеризации, т.е. количество возможных ступенек конвейера. Чем выше это число, тем большее количество запросов на регенерацию в данное время находится в обработке. Возможные значения, что естественно зависит от указанных выше реализаций и возможностей, имеют вид: "О" (равносильно "Disabled"), "4", "8", "12" (по умолчанию). Опция может называться также "Refresh Queue Depth". Extended Refresh Расширенная регенерация. Введение (в свое время) этой опции в BIOS предполагало использование специальных EDO-чипов. Регенерация содержимого ячеек EDO DRAM при этом стала производиться через 125 мкс, а не через каждые 15,6 мкс, как при стандартной регенерации. Это несколько повысило общее быстродействие памяти. Fast DRAM Refresh Быстрая регенерация DRAM. Контроллер памяти предоставляет два режима регенерации памяти: стандартный (Normal) и скрытый (Hidden). В первом случае CAS- строб выполняется перед RAS-сигналом, при этом для каждого строб-импульса выделяется дополнительный такт процессора. Это старый метод обновления памяти, и поэтому имеет смысл установить значение данного параметра в "Hidden", который обеспечивает и повышенное быстродействие, и большую эффективность.
Hidden Refresh Скрытая регенерация. Когда установлено значение "Disabled", память регенерируется по IBM AT методологии, используя циклы процессора для каждой регенерации. Когда "Hidden Refresh" установлен в "Enabled", контроллер "ищет" наиболее удобный момент для регенерации, независимо от циклов CPU. При этом регенерация происходит одновременно с обычным обращением к памяти. Алгоритм регенерации памяти при этом многовариантен: разрешаются циклы регенерации в банках памяти, не используемых центральным процессором в данный момент, взамен или вместе с нормальными циклами регенерации, выполняемыми всякий раз при определенном прерывании (DRQO - каждые 15 мс), вызванном таймером. Для регенерации каждый раз требуется от 2 до 4 мс. В течение этих 4 мс один цикл регенерации примерно каждые 16 мкс регенерирует по 256 строк памяти. Каждый цикл регенерации занимает столько же или чуть меньше времени, чем один цикл чтения памяти, т.к. сигнал CAS для регенерации при этом не требуется. "Hidden refresh" отличается максимальной скоростью и эффективностью, наименьшими нарушениями активности системы и наименьшими потерями производительности, также позволяя поддерживать состояние памяти во время нахождения системы в режиме "suspend". Этот режим более быстрый, чем "Burst Refresh". Но наличие в BIOS этой функции еще не означает ее реализации. После установки опции в "Enabled" стоит тщательно проверить работоспособность компьютера. Некоторые модули памяти позволяют использовать "Hidden Refresh", некоторые - нет. В большинстве случаев рекомендуется установить в "Enabled". Hi-Speed Refresh С помощью этой опции чипсет быстрее проведет регенерацию основной памяти. Правда, эффект от этой установки значительно меньше, чем от включения "Slow Refresh". Последний режим регенерации предпочтительнее. К тому же эта функция поддерживается не всеми чипами памяти. ISA Refresh Опция разрешения/запрещения проведения регенерации для ISA-шины. В таком виде эта опция уже не встречается. ISA Refresh Period Установка периодичности для регенерации ISA-шины. Возможный ряд значений: "15 us", "30 us", "60 us", "120 us". ISA Refresh Type Опция с установкой метода регенерации для ISA-шины. Возможные значения параметра: "Normal" и "Hidden". Аналогичная опция с названием "ISA Bus Refresh Mode" могла предложить другие значения: "Slow" и "Fast". Ref/Act Command Delay Установка режима работы памяти. Параметром выбирается время задержки между окончанием режима регенерации и началом командного режима. Может принимать значения: "5Т", "6Т" (по умолчанию), "7Т", "8Т". Refresh During PCI Cycles Опция, разрешающая/запрещающая проведение регенерации памяти во время циклов чтения/записи на шине PCI. Может принимать значения: • "Enabled" - разрешено, • "Disabled" - запрещено.
Refresh RAS# Assertion Установка периода активности сигнала RAS. Этим параметром устанавливается длительность сигнала RAS (в тактах системной шины) для цикла регенерации. Меньшее значение увеличивает производительность системы. Но поскольку принимаемые значения определяются качеством памяти и чипсетом, то к их установке необходимо подходить осмотрительно. Может принимать значения: "4Т" (или "4 Clks"), "5Т" (или "5 Clks"). Могут быть и другие значения. Опция может называться также "Refresh Assertion", "Refresh RAS Active Time", "RAS Active Time" или "RAS Timeout". Refresh Value Данной опцией устанавливался множитель частоты регенерации. Меньшее значение увеличивало производительность системы за счет снижения частоты регенерации. Но при этом также оптимальный вариант мог быть достигнут только опытной проверкой. Значения опции могли быть выбраны из ряда: 1, 2, 4, 8, 16. Иногда можно было встретить и значение 0,5. Опция эта давно уже не встречается. Опция может называться "Refresh Divider". Refresh When CPU Hold Довольно устаревшая опция, предлагавшая производить регенерацию ("Enabled") или не делать этого ("Disabled") во время пауз процессора. Slow Refresh (1:4) Медленная регенерация. При включении этой опции схема регенерации будет в 4 раза реже регенерировать память (64 мкс против 16), чем в обычном режиме. При такой установке производительность системы повышается благодаря уменьшению конкуренции между CPU и схемой регенерации, однако, не все типы динамических ОЗУ могут поддерживать такие циклы (в этом случае будет получено сообщение об ошибке четности и о сбое системы). Тогда необходимо установить значение "Disabled". Опция в свое время получила распространение с развитием такого типа ПК, как "laptop" (дорожный ПК), в качестве энергосберегающей функции. В современных системах эта опция встречается все реже. В свое время считалось также, что применение "медленной регенерации" будет достаточно эффективным при использовании 16-битных ISA-карт расширения, работающих в режиме "bus master". Поскольку сама ISA-карта может быть инициатором запроса на регенерацию, то понятно, что "медленная регенерация" в меньшей степени бы нарушала передачу данных по DMA-каналам. Опция может называться также "DRAM Slow Refresh", "Slow Refresh" или "Slow Refresh Enable". Опция может называться и "Slow Memory Refresh Divider". Но этой опцией устанавливался делитель для медленной регенерации: 1, 4, 16 или 64. Устанавливать самые большие значения, т.е. в максимальной степени снижать частоту регенерации, позволяла только специальная память. Staggered Refresh Трудно переводимый тип регенерации, что-то наподобие "регенерации с перекатыванием". Но этим непонятным термином обозначают "шахматную" регенерацию. Как известно, регенерация выполняется на банках памяти последовательно, с последовательным перебором строк. Но при наличии нескольких банков памяти и включении данной опции банки памяти регенерируются одновременно, но со сдвигом по перебору строк. Данный тип регенерации позволяет сгладить броски потребления модулями памяти, выравнивая токи в процессе различных переключений. Так как уменьшаются броски тока, то такая регенерация эффективна с точки зрения снижения помех.
С помощью этой несколько устаревшей опции есть возможность установки временного интервала между регенерируемыми строками, измеряемого в системных тактах (ОТ, IT, 2Т, ЗТ, 4Т, 5Т, 6Т, 7Т). Установка в "О" позволяет регенерировать все строки в банках параллельно. Но опция может предложить и обычный набор значений: "разрешить применение"/"отказать" ("Enabled" и "Disabled"). Опция может называться также "Refresh Stagger" или "DRAM Refresh Stagger By". 4.5. DRAM-Config Auto Configuration Опция автоматического конфигурирования параметров доступа к основной памяти. Опция обычно находится в разделах "Advanced Chipset Setup" или "Chipset Features Setup" и позволяет настроить время доступа к модулям памяти в автоматическом режиме либо в "ручном" режиме и в соответствии со спецификациями применяемых модулей памяти. Чтобы выйти на режим пользовательской настройки, достаточно установить параметр в "Disabled". Значение "Auto" (автоматическая конфигурация) устанавливается по умолчанию. Среди возможных фиксированных значений обычно встречаются значения "60 ns" и "70 ns" для модулей памяти с соответствующим быстродействием в наносекундах. Опция может называться также "DRAM Auto Configuration" или "Auto Configure EDO DRAM Tim" ("tim" - это timing). В последней опции параметр "Enabled" заменил "Auto", в остальном отличий нет. Значительно большие различия оказываются в том случае, когда под опцией "Auto Configuration" "скрывается" настройка параметров доброй половины соответствующего раздела "BIOS Setup". Тогда автоматически конфигурируются параметры кэш-памяти, основной памяти, регенерации и даже скорость ISA-шины. Практически все они будут нами изучены. Bank nn DRAM Type Этой устаревшей опцией (еще для АТ-286) устанавливался объем модулей памяти , собранных в банки с номерами nn. Значение параметра выбиралось из ряда: "64К", "256К", "1М". Bank nn Number of Banks Этой также устаревшей опцией (для АТ-286) устанавливалось количество заполненных банков из банков nn. Значение параметра выбиралось из ряда: "0", "1", "2" . Base Memory Size Эта опция-ветеран "AMI BIOS" содержит параметры по установке размера основной системной памяти: "512KB", "640КВ". CAS# Latency Задержка CAS - CL. Важнейшая характеристика чипа памяти, определяющая минимальное количество циклов тактового сигнала от момента запроса данных сигналом CAS до их появления и устойчивого считывания с выводов модуля памяти. Возможные значения параметров: 2, 3 или в тактах - 2Т, ЗТ (3 Clks) . Значение в 3 такта устанавливается по умолчанию. Уменьшение параметра нужно осуществлять крайне осторожно. Другое название опции - "CAS# Latency Clocks". Давно это было, но сказанное об "ожидании CAS" и тогда было верно. Об этом свидетельствуют перечисленные ниже опции: "CAS Width in Read Cycle", "CAS-to-
Read Delay", "DRAM CAS Timing Delay", "CAS Output Delay". Столь важная характеристика памяти сохранила свою "важность" и с внедрением памяти типа SDRAM, а опция стала называться "SDRAM CAS# Latency" (или реже "SDRAM CAS Latency Time") . Отметим, что меньшее значение увеличивает производительность системы (установка в 2 такта в сравнении с 3-мя ускоряет систему на 1-2%). Рекомендуется устанавливать меньшее значение для SDRAM с быстродействием 10 не. или лучше. CAS# Pulse Width Большим разнообразием значений данная опция, в отличие от "RAS# Pulse Width", не отличается. Ею устанавливается период активности сигнала CAS (в системных тактах). Стандартный набор значений параметра: IT, 2Т. В большинстве случаев версия BIOS могла предложить раздельную установку параметров , как для режима записи, так и для чтения из памяти. Тогда опций могло быть две, например, "Write CAS# Pulse Width" и "Read CAS# Pulse Width". Опция могла быть представлена в интегрированном виде - "EDO CAS Pulse Width R/W", со следующими значениями: "IT/IT", "1T/2T", "2T/2T". Вот еще пара примеров наименований опции, мало чем отличающихся друг от друга: "FPM DRAM Write Pulse Width", "FPM CAS# Pulse Width", "CAS# Write Pulse Width", "DRAM Write CAS Width". Те же самые опции могут неожиданно предложить более солидный ряд значений: 2Т, ЗТ, 4Т, 5Т. Вот еще один пример подобной реализации - "FPM/EDO Read Pulse Width": "1Т/2Т", "2Т/1Т", "ЗТ/2Т", "4Т/ЗТ". Ну и напоследок еще одна опция, "Post Write CAS Active", с помощью которой устанавливалось время активности CAS- сигнала для циклов записи в память со стороны "мастер"-устройства на PCI-шине. CPU to DRAM Page Mode Когда опция установлена в "Disabled", контроллер памяти закрывает страницу памяти после доступа к ней. При этом очищается т.н. page open register. Когда опция включена (по умолчанию), страница памяти остается открытой на случай повторного обращения к ней, т.е. при отсутствии запроса к ней. Такой режим работы памяти более производителен. Этот же смысл характерен для множества функций с подобными наименованиями: "DRAM Page Mode", "DRAM Paging", "DRAM Paging Mode", "DRAM Page Open Policy", "SDRAM Page Control". Так же широк и выбор возможных значений параметров. В различных версиях BIOS можно даже найти опции с одинаковыми названиями, но различными значениями параметров. Например, "CPU to DRAM Page Mode" может предоставить для выбора значения "Use Paging" и "No Paging". Возможны и следующие вариации значений параметров: • "Always Open" и "Closes", • "Page Closes", "Stays Open" и "Closes If Idle", • "Normal" и "Disabled". И еще пара опций: "DRAM Page Closing Policy" со значениями "Closed", "Open" и "Page Open Policy" со значениями "Close Page", "Hold Open". В некоторых случаях усовершенствованный (enhanced) механизм работы чипсета и контроллера памяти позволяет с помощью дополнительной информации об открытой странице памяти сохранять ее некоторое время открытой даже при отключенной опции: "DRAM Enhanced Paging", "Enhanced Page Mode", "Enhanced Paging". DRAM Clock Опция установки тактовой частоты для работы модулей памяти. Имеет смысл до-
полнительно еще раз просмотреть подраздел "CPU Speed". Значения данной опции предлагаются следующие: "Host CLK" (по умолчанию) и "66 MHz". Согласно первому параметру тактовая частота модулей памяти устанавливается равной тактовой частоте системной шины, другое значение устанавливается как фиксированное. Попробуем разъяснить эти значения. Производимые к 98-му году модули SDRAM предназначались для работы на частоте 66 МГц. Появившийся в первой половине 98-го чипсет i440BX представил системную шину с частотой 100 МГц. Уже до этого было практикой показано, что чипы SDRAM могли устойчиво работать на частотах более 66 МГц, а некоторые модули вполне успешно работали и работают на частоте 100 МГц. Отсюда и возможное использование значения "Host CLK", тем более, если речь идет о поддержке частот 75 или 83 МГц. Опция может называться и "DRAM Speed" (см. ниже), а значения могут быть "Host CLK" и "AGP CLK". DRAM Interleave Mode Опция установки разрешения/запрещения режима "чередования" банков памяти, а также выбора банков памяти, подлежащих "чередованию". Значения данной опции выглядят следующим образом: • "No Interleave", • "Banks 0+1", • "Banks 2+3", • "Both". Опция "SDRAM Bank Interleave" предложила два варианта возможных значений. Первый - стандартные "Disabled" и "Enabled", а второй - "Disabled", "2 Bank", "4 Bank". Во втором случае выбор банка возможен только для 64-мегабитных модулей. Если в системе применяются 16-мегабитные модули interleave должен быть заблокирован. Interleave ("чередование") - способ ускорения работы подсистемы памяти, основанный на предположении, что доступ происходит к последовательным адресам памяти. Этот метод реализуется аппаратно на уровне контроллера и требует организации банка памяти таким образом, что суммарная ширина шины модулей превосходит ширину системной шины в к раз (это число называется коэффициентом interleave и является степенью двойки). Таким образом, каждый банк состоит из к "нормальных" банков. Контроллер распределяет "нормальное" адресное пространство подсистемы так, что каждый из к последовательных адресов физически находится в разном банке. Обращение к банкам организовано со сдвигом по фазе (стоит напомнить, что отдельный цикл обращения может требовать 5 тактов шины и более). В результате при последовательном обращении к данным за один обычный цикл обращения можно получить до к обращений в режиме interleave. Реальный выигрыш, разумеется, меньше. Кроме того, interleave заметно увеличивает минимальный размер банка (как в числе модулей, так и в емкости) . В SDRAM interleave реализован на уровне чипа. DRAM Page Idle Timer Таймер пассивного состояния страницы памяти. С помощью этой функции устанавливается время (в системных тактах), в течение которого контроллер DRAM, после перехода процессора в режим ожидания, ждет закрытия всех открытых страниц памяти. Параметр сохранил свою актуальность со времен FPM. Для увеличения быстродействия устанавливается минимальное значение данного параметра, однако, при этом возможна нестабильная работа системы. Оптимальный вариант устанавливается опытным путем. Опция может называться "Paging Delay", "DRAM Idle Timer", а возможные значения выбираются из ряда: IT, 2Т, 4Т, 8Т. Правда, иногда такой ряд может иметь следующий вид: 0, 2, 4, 8, 10, 12, 16, 32.
Последний вариант используется для работы со страницами памяти в системах с EDO- и SDRAM-памятью. Установленные параметры "запоминаются" в 4-разрядном регистре DIT (DRAM Idle Timer). Появление "1" в старшем разряде ("Infinite" - бесконечность) ведет к сохранению открытого состояния страниц памяти. Примеры этому изложены чуть выше. DRAM Speed Selection Опция установки, конечно же, не скорости применяемой в системе DRAM-памяти, а времени доступа к ней. Как правило, не рекомендуется менять значения, устанавливаемые по умолчанию. При установке значений надо помнить, что установка меньших параметров хотя и повысит быстродействие системы, но может привести и к полной нестабильности ее работы. Кроме того, если установлены банки памяти с разной скоростью доступа, то необходимо устанавливать значение, соответствующее наиболее медленной памяти. Однозначный вывод: к изменению "скорости" надо относиться осторожно. Возможные значения: "50 ns", "60 ns", "70 ns". Опция может называться "EDO DRAM Speed Selection", "EDO DRAM Speed (ns)". EMS Разрешение/запрещение аппаратной поддержки центральным процессором расширенной (отображаемой) памяти, или как говорят, EMS-памяти (Expanded Memory Specification). Значения опции были стандартны: "Disabled" и "Enabled". Опция предназначалась для систем на 286-х процессорах. EMS Memory Base Address Данной опцией устанавливался базовый адрес окна EMS в основной памяти. Возможные значения: "COOOOh", "С4000" и т.д., включая "EOOOOh". Знакомые значения ! Устаревшая опция. EMS Page Reg I/O Base Данной опцией устанавливался базовый адрес портов ввода/вывода (регистров процессора) для отображения страниц EMS. Предлагался для выбора целый ряд возможных значений: "208h", "218h", "258h" и т.д., до "2E8h". Также устаревшая опция. EMS Page(n) Addr Extension Опция позволяет расширить объем отображаемой памяти для страницы п. Возможные значения имели следующий вид: "0 to 2 Mb", "2 to 4 Mb" и т.д. Fast МА to RAS# Delay Задержка между RAS- и МА-стробами. Опция, очень схожая с функцией "RAS# to CAS# Delay". Поэтому имеет смысл вначале внимательно изучить последнюю. Действие же данной опции еще более критично по отношению к пользовательским регулировкам, поскольку речь идет о Задержке между RAS-стробом и сигналом МА (Memory Address), согласно которому данные считываются из памяти. Это уже несколько устаревшая опция, предназначенная для работы с FPM DRAM. Значения, устанавливаемые по умолчанию, рекомендовалось изменять только в случае замены чипов памяти или замены процессора. Значения же были стандартны: "Disabled" и "Enabled". Опция могла называться и "Fast МА to RAS# Delay CLK". Тогда для выбора могли быть предложены значения в системных тактах, аналогично, как и для "RAS# to CA.S# Delay". MA Wait State Такты ожидания чтения памяти. Параметр позволяет установить или снять до-
полнительный такт ожидания перед началом чтения памяти. Для памяти типа EDO один такт всегда уже есть по умолчанию и установка значения "Slow" добавит еще один такт ожидания. Для SDRAM-памяти нет такого такта ожидания по умолчанию и установка в "Slow" один такой такт вводит. Лучше не изменять установленное по умолчанию значение данного параметра. Выбор значения "Fast" требует дополнительной опытной проверки, тем более в случае возникновения сообщений об ошибках адресации памяти. Может принимать значения: • "Slow" (по умолчанию) - добавляется один такт, • "Fast" - нет дополнительного такта ожидания. Еще одно название опции - "MA Additional Wait State". В названии содержится то, о чем идет речь. А возможные значения обычны: "Enabled" и "Disabled". В некоторых случаях параметры могут быть представлены и в виде тактов: "О ws", "1 ws". OS Select for DRAM>64Mb Параметры этой опции косвенно (или прямо) отвечают за указание операционной системы, установленной на ПК. Дело в том, что методы работы с памятью объемом более 64 Мб у "OS/2" отличны от других операционных систем. Поэтому необходимо правильно указывать операционную систему, хотя выбор соответствующего Значения невелик: "OS/2" или "Non-OS/2". Опция может называться и "OS/2 Onboard Memory > 64MB" с обычными "Enabled" и "Disabled". "AMI BIOS" также содержит аналогичную опцию с названием "Boot То OS/2" с параметрами "Yes" и "No". RAMW# Timing В наименовании опции содержится несколько нестандартное, но прижившееся в литературе и разных версиях BIOS название сигнала "Memory Write Enable". Опять таки можно встретить сокращенное название сигнала и как "MWE", и как "WE". При любой вариации этот сигнал означает запись данных в ячейки памяти. Данная же опция отвечает за установку длительности этого сигнала. Уменьшая возможное значение параметра, можно достичь наиболее оптимального режима работы памяти, но нельзя забывать и о надежности системы. Возможных вариаций данной опции не очень много: "FPM/EDO RAMW# Timing", "RAMW# Assertion Timing". Более разнообразны значения параметров: 2Т, ЗТ или, например, "Normal" и "Fast". Опция может предложить и такую пару значений: "Normal" и "Faster", причем последнее соответствует одному системному такту. RAS# Pulse Width Данной опцией устанавливается фактически длительность сигнала RAS, т.е. время его активности в системных тактах. Дополнительно имеет смысл посмотреть опцию "Refresh RAS# Assertion" в разделе "Refresh". Обзор различных вариантов, наименований начнем с нестандартной опции "RAS Minimum Active", предлагавшей ряд значений от "4Т" до "7Т". Это довольно давний вариант и с элементами надежности системы. Затем появилась опция "RAS Active Time" с небольшим рядом: 4Т, 5Т, 6Т. Внедрение FPM-модулей ("FPM DRAM RAS# Pulse Width") дало новый вариант: ЗТ, 4Т, 5Т, 6Т. Уменьшение времени нахождения сигнала RAS в активном состоянии, конечно же, повышает быстродействие системы. Но в данном случае, как и во многих других, должно действовать "Золотое" правило: "Ускоряя, не ухудшай!" Те же значения имела опция "RAS# Pulse Width" для EDO-памяти. А вот опция "EDO/SDRAM RAS# Pulse Width" предложила почти окончательный вариант: "5Т/4Т", "6Т/5Т", "7Т/6Т", "8Т/7Т".
RAS# to CAS# Delay Ззадержка между RAS- и CAS-стробами. Во время доступа к памяти обращения к строкам и столбцам выполняются отдельно друг от друга. Этот параметр и определяет временной сдвиг между этими сигналами. Эта задержка необходима для того, чтобы чип памяти имел достаточно времени для однозначного определения адреса строки ячейки памяти, который выставляется по сигналу RAS (Row Address Strobe), и адреса столбца, выставляемого по сигналу CAS (Column Address Strobe). В некоторых случаях опция предлагает через стандартные "Enabled" и "Disabled" соответственно установку/снятие паузы между RAS- и CAS-строб- импульсами, используемыми, когда в DRAM происходят операции чтения/записи или обновления содержимого памяти. Значение "Disabled" (отключено) устанавливается для более высокого быстродействия, а значение "Enabled" - для более стабильной работы системы. В большинстве версий BIOS применяется установка длительности задержки в циклах тактового сигнала, что естественно дает пользователю большую гибкость в процессе оптимизации работы памяти. В этом случае меньшее значение, конечно же, улучшает скоростные характеристики, но повышает вероятность нестабильной работы системы. Попросту считывание информации об адресе строки или столбца может происходить с ошибкой. В любом случае оптимальные параметры проверяются путем опытной эксплуатации, поскольку не все чипы памяти смогут "вытянуть" минимальные значения задержек. Как правило, по умолчанию устанавливается большее значение времени задержки. Различные версии BIOS предлагают и разные варианты установки задержки в системных тактах. Это могут быть "2Т" и "ЗТ" (или "3 Clks", или "3 Clocks"). В других случаях может быть предложен целый ряд значений: ОТ, IT, 2Т, ЗТ. Если же обобщить все возможные вариации, то параметр меняется от ОТ до 5Т. Ну а если пользователь встретится со следующим предложением: "Fast" и "Slow", - то это уже не должно вызвать проблемы. Тем более, что опция может носить название "Fast RAS# to CAS# Delay", и для такого варианта значение "Enabled" обозначает скоростной режим работы памяти. В обозначение функции вынесено самое простейшее из возможных наименований важнейшей характеристики чипов памяти. В данном случае эта характеристика не "привязана" к какому-то типу памяти. Но ее смысл и важность актуальны со времен простейшей FPM DRAM, о чем и свидетельствуют многочисленные названия функции: "RAS# to CAS# Address Delay", "RAS to CAS Delay Time", "RAS to CAS Delay Timing", "DRAM RAS to CAS Delay", "FPM/EDO RAS-to-CAS Delay", "EDO RAS to CAS Delay", "SDRAM RAS# to CAS#", "SDRAM RAS# to CAS# Delay". Естественно, что действие перечисленных функций возможно, если в системе и установлена соответствующая названию память. Особого разъяснения в данном случае не требуется. Еще небольшой комментарий. "Обычная себе" опция "SDRAM RAS# to CAS# Delay" может предложить для выбора значения "Same as FPM" и "IT". В таком виде опция встречается крайне редко, причем предлагаются, по сути, крайние варианты. Установка в "1Т" автоматически может привести к сбойной работе, а установка Задержки, "такой же, как для FPM", означает, что чипы SDRAM- памяти смогут автоматически регулировать важнейший параметр? Ну и напоследок к перечисленным уже функциям необходимо добавить еще парочку "стареньких", дабы картина была более полной: "RAS То Address Delay", "FPM DRAM Addr To CAS Delay". К перечисленным выше значениям необходимо добавить еще значение "Auto", что и рекомендуется в большинстве случаев. Read-Around-Wri te Опция включения ("Enabled") оптимизационных возможностей памяти. Этот метод оптимизации памяти заключается в том, что если операция чтения памяти адресо-
вана в область памяти, данные из которой еще находятся в промежуточном буфере после записи, то чтение требуемых данных происходит не из DRAM, а из буфера. Конечно же, речь идет о той части памяти, которая представляет собой последнюю запись и в данный момент еще находится в буфере. Фактически можно сказать, что операция записи еще незакончена, как начат цикл чтения из памяти. Несомненно, это повышает общую производительность системы. Но эта опция должна быть отключена, если речь идет об AGP-картах, построенных на интегрированных графических чипсетах ±140. Опция может называться "DRAM Read-Around-Write". Опция может называться и "Extended Read-Around-Write". Эта опция характерна для серверных систем, например на чипсетах i82450GX. Компоненты интерфейса памяти позволяют использовать расширенный механизм "read-around-write", при котором циклы записи вообще могут быть пропущены при циклах чтения, если их адреса не совпадают. Read Prefetch Memory RD Хотя в наименовании опции и фигурирует название линии RD ("Ready Data"), речь идет о том же инициировании следующего процесса ("предвыборка"), пока идет выполнение предыдущей инструкции по чтению данных. SDRAM (CAS Lat/RAS-to-CAS) Задержка CAS/от RAS к CAS. Это интегрированный параметр, позволяющий комбинировать, точнее даже манипулировать двумя параметрами: "CAS Latency" и "RAS- to-CAS Delay". Устанавливаемое значение этого параметра зависит от характеристик применямой SDRAM, от быстродействия процессора. Параметр (или функция) весьма неудобен, поскольку возможности настройки предельно ограничены. Изменять этот параметр необходимо крайне осторожно. Может принимать значения: "2/2", "3/3". Дополнительно отметим, что параметры "CAS Latency" и "RAS-to-CAS Delay" определяются архитектурой самого чипа памяти и в качестве характеристик приводятся для определенной частоты. Для современной SDRAM-памяти РС100 их значения, как правило, равны 2 или 3 тактам. SDRAM Configuration Конфигурация SDRAM-памяти. Установкой параметров опции определяется, должен ли BIOS определять временные характеристики доступа к памяти на основании информации из SPD-модуля ("By SPD") или же пользователь проведет конфигурирование доступа самостоятельно (через установку "Disabled"). Нетрудно увидеть схожесть данной опции с "Auto Configuration". В качестве фиксированных значений могут быть предложены параметры: "7 ns (143 Mhz) " и "8 ns (125 Mhz) " как для памяти со временем доступа 7 нс/8 не и соответственно частотой шины 143 МГц/125 МГц. 4.5.1. Video-Config В современных интегрированных чипсетах разделение памяти производится различными методами. Это может происходить за счет программного разделения основной памяти под постоянную память и видеопамять (так, например, реализовано в чипсете i815). В других случаях для встроенной графической подсистемы используются специально установленные дополнительные модули видеопамяти, которые "обслуживают" только канал графики. Для интегрированных плат (i810, например) в качестве специализированного дисплейного кэша (Display Cache) используется до 4 Мб
видеопамяти типа SDRAM, работающей на частоте 100 МГц. Это внешняя кэш-память для канала графики, являющаяся дополнительной видеопамятью к основной, в качестве которой также может использоваться основная память системы. И есть еще один путь. С помощью BIOS настраивается объем ОЗУ (16 или 32 Мб), выделяемый под видеопамять. Так, например, сделано в наборе Pro Savage РМ133, построенном на базовом чипсете VIA Apollo Pro 133А. Display Cache Window Size Опция, устанавливающая объем кэш-памяти, доступной в качестве локальной графической памяти. Значения могут быть следующими: "32MB" или "64MB". Поскольку в роли локальной видеопамяти выступает системная память, то данной опцией устанавливается объем кэшируемой памяти. Опция может называться "On-Chip Video Window Size", а к представленным значениям добавилось "Disabled". Initialize Display Cache Memory Установка опции в "Enabled" позволит вывести информацию о дисплейной кэшпамяти в процессе загрузки системы и произвести ее инициализацию. "Disabled" вызовет пропуск инициализационной процедуры дисплейного кэша. Как правило, BIOS "интегрированных" плат содержит дополнительное подменю по оптимизации работы дисплейного кэша. Все эти опции, уже знакомые пользователю, становятся доступными, если опция "Initialize Display Cache Memory" включена. Такое подменю может называться, например, "Onboard Display Cache Setting": • x CAS# Latency - значения "Slow" и "Fast". В других случаях могут быть предложены "цифровые" значения (см. выше). • х Paging Mode Control - значения "Close" и "Open". • х RAS# Precharge Timing - значения "Slow" (соответствует 2 тактам) и "Fast" (соответствует 3 тактам). • х RAS# Timing - значения "Slow" (tRAS соответствует 7 тактам, tRC соответствует 10 тактам) и "Fast" (tRAS соответствует 5 тактам, tRC соответствует 8 тактам). • х RAS to CAS - значения "Override" (RAS to CAS delay равно 2 тактам) и "Default" (Задержка определяется битом "CAS# Latency"). Опция может называться "RAS-to-CAS Override", а одно из значений (остальные - цифровые) может выглядеть как "by CAS# LT". Graphics Mode Select Эта опция находит применение при интегрировании графических устройств на системной плате. При этом часть системной памяти используется как видеопамять, используются механизмы т.н. Unified Memory Architecture (UMA). Возможные значения: "UMA 1MB" и "UMA 512KB". Unified Memory Architecture ("унифицированная архитектура памяти") отличается разделением памяти между графическим ускорителем и центральным процессором. Реализация этой технологии приводит к выделению в основной памяти значительных объемов под графику, соответственно уменьшению объемов под систему и в итоге к общему снижению производительности. Разделенная память не может обеспечить такую же производительность, как выделенная, тем более, что технология разделенной памяти изначально не поддерживалась "Microsoft". Snoop Ahead Предвидение. Эта опция применима, если в системе включено кэширование. Когда опция установлена в "Enabled", "master"- устройства на PCI-шине могут
контролировать регистры VGA-палитры для непосредственных циклов записи и преобразования их в потоковый протокол PCI-формата с целью повышения скоростных характеристик обмена данными между PCI-шиной и памятью. В итоге значительно увеличивается производительность системы в процессе передачи видеоданных . VGA 128k Range Attribute Во включенном состоянии ("Enabled") к адресам VGA-памяти (AOOOOH-BFFFFH) чипсетом могут быть применены свойства, подобные функциям "CPU-TO-PCI Byte Merge" или "CPU-TO-PCI Prefetch", т.е. стандартным режимам буферизации записи от CPU в PCI-интерфейс. Это повышает быстродействие системы, в противном случае используется стандартный VGA-интерфейс. Этот же смысл характерен для множества функций с непохожими наименованиями: "VGA Performance Mode", "Turbo VGA (0 WS at A/B)", "VGA Frame Buffer", хотя в некоторых случаях "оперативный" диапазон сужается до первых 64 Кб (А0000- В0000). Из "карты" памяти первого мегабайта системного ОЗУ, что жестко "привязано" к архитектуре IBM PC-совместимых компьютеров, хорошо известно, что адресная область a0000-c7fff традиционно принадлежит видеопамяти графического адаптера и видео BIOS системы. Собственно под видео BIOS (или, как иногда говорят, ПЗУ видеоадаптера) выделяется 32 Кб памяти в области сОООО- c7fff. Это 768-й - 799-й килобайты памяти. Эта адресная область, в зависимости от установок "bios setup", может и не использоваться. Для справки! Frame Buffer (буфер кадра) - область памяти видеосистемы, в которой временно хранятся данные, необходимые для отображения одного кадра (в простейшем случае). Область в 128 Кб (АОООО-BFFFF, или 640-й - 767-й килобайты) отведена под видеопамять графической карты расширения. В "древние" времена этого объема хватило бы на размещение в памяти одного графического кадра, пусть и с разрешением 320x200. По аналогии с 64-мя килобайтами верхней памяти область видеопамяти в 128 Кб стала тем "окошком" (или фрэйм-буфером), через которое стал возможным доступ ко всей адресуемой памяти. В свое время использование фрэйм- буферизации активно использовалось такими играми, как "DOOM". ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
Матпрактикум СИГНАЛЫ и ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ Давыдов А.В. Тема 7. ДИСКРЕТИЗАЦИЯ СИГНАЛОВ «Все вещи таковы, каков дух того, кто ими владеет. Если он умеет ими пользоваться, они хороши. Если не умеет плохи.» Публий Теренций. Римский драматург, II в . до н. э. «Студентом не раз пытался равномерно дискретизировать палку ливерной колбасы . Никогда не получалось. Свой кусок всегда был на рубль длиннее и на полтинник толще.» Александр Кудрявцев. Уральский геофизик и конструктор, XX в.
Введение В первой половине XX века при регистрации и обработке информации использовались, в основном, измерительные приборы и устройства аналогового типа, работающие в реальном масштабе времени, при этом даже для величин, дискретных в силу своей природы, применялось преобразование дискретных сигналов в аналоговую форму. Положение изменилось с распространением микропроцессорной техники и ЭВМ. Цифровая регистрация и обработка информации оказалась более совершенной и точной, более универсальной, многофункциональной и гибкой. Мощь и простота цифровой обработки сигналов настолько преобладают над аналоговой, что преобразование аналоговых по природе сигналов в цифровую форму стало производственным стандартом. Под дискретизацией сигналов понимают преобразование функций непрерывных переменных в функции дискретных переменных, по которым исходные непрерывные функции могут быть восстановлены с заданной точностью. Роль дискретных отсчетов выполняют, как правило, квантованные значения функций в дискретной шкале координат. Под квантованием понимают преобразование непрерывной по значениям величины в величину с дискретной шкалой значений из конечного множества разрешенных, которые называют уровнями квантования. Если уровни квантования нумерованы, то результатом преобразования является число, которое может быть выражено в любой числовой системе. Округление с определенной разрядностью мгновенных значений непрерывной аналоговой величины с равномерным шагом по аргументу является простейшим случаем дискретизации и квантования сигналов при их преобразовании в цифровые сигналы. Как правило, для производственных задач обработки данных обычно требуется значительно меньше информации, чем ее поступает от измерительных датчиков в виде непрерывного аналогового сигнала. При статистических флюктуациях измеряемых величин и конечной погрешности средств измерений точность регистрируемой информация также всегда ограничена определенными значениями. При этом рациональное выполнение дискретизации и квантования исходных данных дает возможность снизить затраты на хранение и обработку информации. Кроме того, использование цифровых сигналов позволяет применять методы кодирования информации с возможностью последующего обнаружения и исправления ошибок при обращении информации, а цифровая форма сигналов облегчает унификацию операций преобразования информации на всех этапах ее обращения. 7.1. Задачи дискретизации функций Сигналы и системы дискретного времени Значения дискретного сигнала определены только при дискретных значениях времени или любой другой независимой переменной. Обычно его представляют в виде последовательности чисел: s(k) = s(kAt) = Sk, k = 0, 1, 2, К, где значениями чисел отображают значения сигнала в дискретные моменты времени. Значения интервала дискретизации обычно принято опускать, т.е. принимать равным At = 1, поскольку он является не более чем масштабным множителем по независимой переменной и при постоянном значении во всех параметрах и атрибутах обработки сигналов, включая сопряженные величины (например, масштаб частоты f=l/|At|), его физическая величина может вводиться в результаты на заключительной стадии обработки данных. По существу, при At=l осуществляется нормирование сигналов и систем их обработки по независимой переменной. Система дискретного времени - это алгоритм с входной последовательностью s(k)
и выходной последовательностью у(к), которая может быть линейной или нелинейной, инвариантной или изменяющейся во времени. Система дискретного времени линейна и инвариантна во времени (ЛИВ-система), если она подчиняется принципу суперпозиции (отклик на несколько входов равен сумме откликов на каждый вход в отдельности) , а задержка (сдвиг) входного сигнала вызывает такую же задержку выходного сигнала. Вход и выход ЛИВ-систем связывает сверточная сумма: со у(к)= X h(n)x(k-n), П = —°0 где h(n) - дискретная импульсная характеристика (импульсный отклик) системы. Система устойчива, если выполняется условие: со X |h(n)| < oo. П = —°0 Это условие справедливо всегда для систем с конечной импульсной характеристикой (КИХ-систем) без особых точек в своем составе, что характерно для не рекурсивных систем с ограниченным числом отсчетов (в общем случае, Ni <п< N2), а также для систем с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-систем), если h(n) —>0 при п —>со, что должно выполняться для рекурсивных систем. Физически реализуемой называется система, если ее импульсная характеристика существует только при Ф: 0. Принципы дискретизации Сущность дискретизации аналоговых сигналов заключается в том, что непрерывность во времени аналоговой функции s(t) заменяется последовательностью коротких импульсов, амплитудные значения которых с„ определяются с помощью весовых функций, либо непосредственно выборками (отсчетами) мгновенных значений сигнала s(t) в моменты времени t„. Представление сигнала s(t) на интервале Т совокупностью дискретных значений сп записывается в виде: (ci,c2,... ,cN) = A[s(t)], где А - оператор дискретизации. Запись операции восстановления сигнала s(t): s'(t) =B[(ci,c2,... ,cN)]. Выбор операторов А и В определяется требуемой точностью восстановления сигнала. Наиболее простыми являются линейные операторы. В общем случае: c„ = j" q„(t)s(t)dt, (7.1.1) (t) - система весовых функций. Отсчеты в выражении (7.1.1) связаны с операцией интегрирования, что обеспечивает высокую помехоустойчивость дискретизации. Однако в силу сложности технической реализации "взвешенного" интегрирования, последнее используется достаточно редко, при высоких уровнях помех. Более широкое распространение получили методы, при которых сигнал s(t) заменяется совокупностью его мгновенных значений s(t„) в моменты времени t„. Роль весовых функций в этом случае выполняют гребневые (решетчатые) функции. Отрезок времени At между соседними отсчетами называют шагом дискретизации. Дискретизация называется равномерной с частотой F=l/At, если значение At постоянно по всему диапазону преобразования сигнала. При неравномерной дискретизации значение At между выборками может изменяться по определенной программе или в зависимости от изменения каких-либо параметров сигнала.
Воспроизведение непрерывного сигнала Воспроизведение непрерывного сигнала по выборкам может проводиться как на основе ортогональных, так и не ортогональных базисных функций. Воспроизводящая функция s'(t) соответственно представляется аппроксимирующим полиномом: s'(t)=Snc„v„(t), (7.1.2) где v„(t) - система базисных функций. Ортогональные базисные функции обеспечивают сходимость ряда к s(t) при п => оо. Оптимальными являются методы дискретизации, обеспечивающие минимальный числовой ряд при заданной погрешности воспроизведения сигнала. При не ортогональных базисных функциях используются, в основном, степенные алгебраические полиномы вида: N s'(t)=Xc„tn. (7.1.3) п=о Если значения аппроксимирующего полинома совпадают со значениями выборок в моменты их отсчета, то такой полином называют интерполирующим. В качестве интерполирующих полиномов обычно используются многочлены Лагранжа. Для реализации интерполирующих полиномов необходима задержка сигнала на интервал дискретизации, что в системах реального времени требует определенных технических решений. В качестве экстраполирующих полиномов используют, как правило, многочлены Тейлора. Естественным требованием к выбору частоты дискретизации является внесение минимальных искажений в динамику изменения сигнальных функций. Логично полагать, что искажения информации будут тем меньше, чем выше частота дискретизации F. С другой стороны также очевидно, что чем больше значение F, тем большим количеством цифровых данных будут отображаться сигналы, и тем большее время будет затрачиваться на их обработку. В оптимальном варианте значение частоты дискретизации сигнала F должно быть необходимым и достаточным для обработки информационного сигнала с заданной точностью, т.е. обеспечивающим допустимую погрешность восстановления аналоговой формы сигнала (среднеквадрати- ческую в целом по интервалу сигнала, либо по максимальным отклонениям от истинной формы в характерных информационных точках сигналов). 7.2. Равномерная дискретизация Спектр дискретного сигнала Допустим, что для обработки задается произвольный аналоговый сигнал s(t), имеющий конечный и достаточно компактный фурье-образ S(f). Равномерная дискретизация непрерывного сигнала s(t) с частотой F (шаг At = 1/F) с математических позиций означает умножение функции s(t) на гребневую функцию IILt(t) = 8(t-kAt) - непрерывную последовательность импульсов Кронекера: 00 00 SAt(t) = s(t) ELLt(t) = s(t) X 5(t-kAt) = X s(kAt)5(t-kAt). (7.2.1) k=-oo k=-oo С учетом известного преобразования Фурье гребневой функции 00 IIMt) о (1/Т) X 5(f-nF) = F-IIi(f), (7.2.2) П= - оо фурье-образ дискретной функции SAt(t): SF(f) = S(f) * F Щ(1). (7.2.3) Отсюда, для спектра дискретного сигнала имеем:
SF(f) = FS(f)* Z 5(f-nF) = F Z S(f-nF). (7.2.4) П= -co П= -co Из выражения следует, что спектр дискретного сигнала представляет собой непрерывную периодическую функцию с периодом F, совпадающую (при определенных условиях конечности спектра непрерывного сигнала) с функцией F-S(f) непрерывного сигнала s(t) в пределах центрального периода от -fNflO fN, где fN = l/2At = F/2. Частоту fN (или для круговой частоты con = тс/At) называют частотой Найквиста. Центральный период функции Sf(0 называют главным частотным диапазоном. Интуитивно понятно, что если спектр главного частотного диапазона с точностью до постоянного множителя совпадает со спектром непрерывного сигнала, то по этому спектру может быть восстановлена не только форма дискретного сигнала, но и форма исходного непрерывного сигнала. При этом шаг дискретизации и соответствующее ему значение частоты Найквиста должны иметь определяющее значение . Как правило, шаг дискретизации сигнала (шаг числовых массивов) условно принимают равным At = 1, при этом главный частотный диапазон занимает интервал -0.5 < f< 0.5, или, в шкале угловых частот, соответственно -л < со < л. Физическая сущность формирования спектров дискретных сигналов достаточно проста. Наиболее наглядно это можно увидеть, если воспользоваться программой Mathcad (см. рис. 7.2.1). Т := шо t:=o..T ст := о N := 10 п := о.. N- 1 cn := 1 <= Кол-во задаваемых импульсов Кронекера 1 0 Дискретный сигнал 10 15 7Г Q := 20 Дед := — <в:= -Q ,-Q + Дед .. Q <= Задание границ и Т шага расчета спектра c(ffi) := —■ N 1 Cfexpf—j О t) <= Спектральная функция t = 0 Модуль спектра, дискретного сигнала. s. о 0 1 о 0 о 0 1 о N=1 N=50 А. га/л Рис. 7.2.1. Формирование спектра дискретного сигнала.
Сначала представим себе непрерывный сигнал постоянной единичной амплитуды c(t) = const = 1 на произвольном интервале 0-Т, например, при Т=100. Начнем дискретизи- ровать сигнал с равномерным шагом At=l. Вычислим спектр первого дискретного отсчета Со =1. При N=1 сигнал является импульсом Кронекера, а, соответственно, модуль спектра отсчета с о=1 представляет собой непрерывное частотное распределение |С(ш)| = const в диапазоне от -оо до +оо (показан только участок от -6л; до +6% с нормировкой на N для наглядности сравнения спектров). Все частоты сигнала имеют нулевую фазу и при сложении взаимно компенсируются во всех временных точках за исключением точки t=0, в которой амплитуды частот суммируются, создавая единичный отсчет с о. Добавим к сигналу второй дискретный отсчет с i=l (N=2). Если вычислить спектр только второго отсчета, то его модуль будет равен модулю первого отсчета (так как с i=c о) , но нулевые фазы гармоник этого спектра переместятся в точку t=l, т.е. относительно точки t=0 фазы гармоник второго отсчета изменятся на -coAt в соответствии с теоремой запаздывания преобразования Фурье. При сложении этих двух спектров первого и второго отсчета наблюдается интерференция частот и возникают пульсации частотного спектра с максимумами на частотах, кратных F=l/At или в угловых единицах 27i/At, где фазы спектров первого и второго отсчетов совпадают и равны нулю. Форма модуля результирующего спектра при N=2 приведена на рисунке. При дальнейшем увеличении количества отсчетов периодичность совпадения нулевых фаз и положения максимумов сохраняется, а интерференция частот между максимумами усложняется, при этом ширина главных пиков по всему частотному диапазону спектра от минус до плюс бесконечности становится все уже. На рис. 7.2.1 приведены примеры спектров сигналов при N=10 и N=50. В пределе, при двусторонней временной шкале ±Т^ ±оо и N—» оо, гребневая функция из импульсов Кро- 00 некера во временной области Ct —» IILt(t) = X 8(t-kAt) превращается в идеальную греб- к = -оо 00 невую функцию (1/Т) X 5(f-nF) = F- Щ(0 в частотной области (формула 7.2.2). Этот П= - оо спектр непрерывен и физически реален в диапазоне частот от -оо до +оо. Физический смысл интерференции частот остается тем же самым, если мы на произвольном интервале Т зададим произвольный сигнал, например - синусоиду u(t) <=> U(f), и выполним его дискретизацию, т.е. умножим сигнал на непрерывную после- к довательность импульсов Кронекера c(t)u(t) —» u(t) X 8(t-kAt) = u(t)- IILt(t). А так как каж- k = o дый дискретный отсчет в этом случае имеет свою определенную амплитуду и, соответственно, свой уровень амплитуд гармоник своего спектра, то сложение частот дает более сложную картину интерференции с расщеплением спектра общего сигнала всех дискретных отсчетов на две зеркальных составляющих относительно кратных частот 2%/At. Математически произведение двух функций во временной области отображается сверткой спектров этих функций в частотном представлении, т.е. сверткой спектра сигнала u(t) с частотной гребневой функцией спектра, порожденной временной гребневой функцией дискретизации u(t)IILt(t) <=> U(f) * FIIJ(f), откуда и следует формула (7.2.4). Пример дискретизации одного периода синусоиды приведен на рис. 7.2.2. Вернемся к значению и роли частоты Найквиста при дискретизации сигналов. На рис. 7.2.3 и 7.2.4. приведены примеры равномерной дискретизации аналого- вых сигналов Si(t) = exp(-a|t|) и S2(t) = exp(-bt ) (дискретные отсчеты нанесены кружками) и
спектры этих дискретных сигналов. Т := 100 t:=0..T st := 0 N := 10 n:=0..N-l sn := sin(OJn) ...A ■ ] i ^ Дискретный сигнал т ........... 1 —i - H-- О 5 10 15 t Q := 20 gd:=-G,-Gh—.. Q s(oo) := —sf exp(-j-co-t) t = 0 Модуль спектра дискретного сигнала Фазовый спектр дискретного сигнала -6 -4 -2 0 2 4 га/л Рис. 7.2.2. Формирование спектра дискретного сигнала Рис. 7.2.3. Дискретные сигналы. Рис. 7.2.4. Спектры дискретных сигналов. Для того чтобы периодическое повторение спектра, вызванное дискретизацией аналогового сигнала, не изменяло спектр в главном частотном диапазоне (по отношению к спектру исходного аналогового сигнала), необходимо и достаточно, чтобы максимальные частотные составляющие fmax в спектре аналогового сигнала не превышали частоты Найквиста (fmax ^ fN= F/2) . Это означает, что частота дискретизации сигнала должна быть минимум в два раза выше максимальной частотной составляющей в спектре сигнала: F = 1/At > 2fmax, (7.2.5) что обеспечивает выход спектра на нулевые значения на концах главного диапазона , как это имеет место для спектра Si(ro) на рис. 7.2.4. Другими словами, на одном периоде колебаний с частотой fmax должно быть минимум две точки отсчета. Это и понятно - по одной точке отсчета на периоде гармонического сигнала определение неизвестных параметров данной гармоники (ам-
плитуда, фаза) невозможно. Если условие (7.2.5) нарушается, искажения частотного спектра исходного аналогового сигнала неизбежны. На рис. 7.2.4 наглядно видно, что частота дискретизации для сигнала Si(t) данному условию не удовлетворяет, спектры периодов перекрылись, и результирующий спектр дискретных отсчетов сигнала Si(t) отличается от фактического спектра сигнала (фактический спектр и его периодические повторения в области перекрытия спектра главного частотного диапазона со спектрами боковых диапазонов показаны пунктиром). Аналоговый сигнал из спектра Si(co) будет восстановлен с искажениями. I 1 1 1 1 -® , , , ^ 1 1 1 1 - I \ у ■ \ \ _■ \ \ г / к \ у / 1. \ У / ~ 1 " \ '1 ■• \ ' / ■■■ \ ' / ■. \ ' f ^ \ -7V^ \ /'/ \ \ / / ^ \ / / \ ' / ^ \ у / ^ \ ' / ъ \ ' f !. \ У. \ "i \ у / 4 \ s / \ \ ^ 1 <• 1 \ ^ 1 ' / 1 \ ' / ^ \ У f Ч "1 У f \ \ у / ч \ У f \ \ ^-^ 1 У / f f ^ / _ 1 1 J / \ / \ ■"" г f \ / \ У / / \ X \ у f Г 1 Г 1 У 1 f I X Y у / / 1 / \ У t ш. 1 . 1 . 1 J \\f\ I \/1 л 4 -. л Л| /"^ \ \ \ f \ f \ \ 4 / V г \ Y 4 / Y / 1 \ \ / """Л / 1. f--- \ / ^ \ _г 1_ / 4 \ Г У \ Г \ / 4 \ л-'' , V/ , V/, -Л f У \ f \ f \ \ / У \ / 1 г 4 \ / У \ / \ / 4 \ } у \ f \ / ^ \ /у \/ \/ 4 \ | V/ | V/ | '-Л f У f f у у { У / У Рис. 7.2.5. Дискретизация гармоник с разной частотой. Характер возникающих искажений во временной области при нарушении условия (7.2.5) можно наглядно видеть на рис. 7.2.5. На рисунке показаны три возможных варианта соотношения частот гармонических сигналов с постоянной частотой их дискретизации: 1. График А - частота гармонического сигнала меньше частоты Найквиста. Дискретным отсчетам может соответствовать только исходная гармоника, амплитуда, частота и фаза которой могут быть однозначно определены по любым трем последовательным точкам (три уравнения, три неизвестных). 2. График В - частота гармонического сигнала равна частоте Найквиста. Это означает периодическое повторение каждой пары последовательных отсчетов, а, следовательно, для решения имеется только два уравнения с тремя неизвестными с возможностью определения только частоты, и то при условии, что начальная фаза сигнала не совпадает с начальной фазой частоты дискретизации (в этом случае все отсчеты нулевые). Амплитуда и фаза сигнала определяются однозначно только при условии совпадения отсчетов с экстремумами гармоники . 3. График С - частота гармонического сигнала больше частоты Найквиста. Решение трех уравнений по трем последовательным точкам позволяет определить амплитуду гармоники, но дает искаженные значения частоты и фазы колебания (показано пунктиром). Это так называемый эффект появления ложных (кажущих-
ся) частот (aliasing). Частоты гармонических колебаний выше частоты Найквиста как бы зеркально "отражаются" в главный частотный диапазон от его границ (на частоте Найквиста), что можно видеть на рис. 7.2.4 для действительного спектра сигнала Si(co), показанного точками. Этот эффект аналогичен всем известному эффекту обратного вращения колес автомобиля (и любых других быстро вращающихся объектов) на экранах кино и телевизоров, когда скорость их вращения начинает превышать частоту смены кадров. Интерполяционный ряд Котельникова1 -Шеннона Спектр дискретизированного сигнала (7.2.4) представляет собой сумму сдвинутых копий исходного аналогового сигнала с шагом сдвига, равным частоте дискретизации. Очевидно, что если спектры копий не перекрываются, то по центральной копии дискретного спектра можно восстановить исходный аналоговый сигнал с абсолютной точностью. Умножая функцию (7.2.3) на прямоугольную весовую функцию Пр(0? равную 1 в пределах главного частотного диапазона [-F/2,F/2] и нулю за его пределами, получаем непрерывный спектр в бесконечных по частоте границах, равный спектру F-S(f) в пределах главного частотного диапазона: F-S(f) = F[S(f)* Щ(0]ПР(0. (7.2.6) Обратное преобразование Фурье такого спектра должно давать конечный и непрерывный сигнал. Произведем обратное преобразование обеих частей равенства (7.2.6): F-[S(f) * Щ(0] <=> SAt(t), nF(f) <=> F sinc(7iFt). F-s(t) = sAt(t) * F sinc(7iFt). 00 s(t) = sinc(7iFt) * S s(kAt)8(t-kAt), k=-oo Дискретизированный сигнал SAt(t) =Z s(kAt)8(t-kAt) представляет собой сумму после- k довательных весовых импульсов Кронекера, сдвинутых на интервал At, со значениями веса, равными значениям отсчетов функции s(t) в моменты kAt. При прохождении такого сигнала через систему с импульсным откликом h(t) = sinc(7iFt) = sin(7tFt)/7tFt каждый весовой импульс Кронекера возбудит на выходе соответствующую последовательную серию сдвинутых и масштабированных копий оператора фильтра. Отсюда, с учетом очевидного равенства 8(t-kAt) * sinc(7iFt) = sinc[7iF(t-kAt)], выходной сигнал будет представлять собой сумму сдвинутых весовых импульсных откликов системы, где значение веса определяется отсчетами дискретного сигнала : 00 00 s(t) = X s(kAt) sinc[7iF(t-kAt)] = £ s(kAt) sinc[7c(t/At-k)]. (7.2.7) k=-oo k=-oo Эта конечная формула носит название интерполяционного ряда Котельникова- Шеннона. Из нее следует, что если наибольшая частота в спектре произвольной 1 Академик В.А.Котельников, 1908-2005. Крупнейший ученый в области радиотехники, радиофизики и информатики. Окончил Московский энергетический институт в 1931 году. С 1931 г. по 1941 г. преподает в МЭИ и ведет научную работу в ЦНИИ связи. В 1933 г. формулирует Знаменитую теорему отсчетов, которая носит его имя. В период Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.) работал над созданием специальной аппаратуры связи (в НИИ тюремного типа - «шарашке», это о нем писал А.Солженицын в повести «В круге первом»). С 1948 г. по 1953 г. директор и главный конструктор ОКБ МЭИ. В 1953 году избран академиком АН СССР. С 1954 года - директор Института радиотехники и электроники АН СССР. Занимался теорией помехоустойчивой радиосвязи и радиолокации , радиолокационным исследованием планет.
непрерывной функции s(t) не превышает частоты ее дискретизации, то она без потери точности может быть представлена в виде числовой последовательности дискретных значений s(kAt), к = 0,1,2,... , и однозначно восстановлена по этой последовательности. В этом и состоит сущность теоремы отсчетов Котельникова. В зарубежной литературе она называется также теоремой Шеннона2 или теоремой дискретизации (sampling teorem). По существу, ряд (7.2.7) представляет собой частный случай разложения сигнала в соответствии с формулой (7.1.2) по системе ортогональных функций интегрального синуса v(t, kAt) = sinc(7iF(t-kAt)) = sinc(7i(t/At - k)), образующих базис пространства сигналов s(t). Для проверки ортогональности достаточно вычислить скалярное произведение базисных функций: г00 Г At, n = m v(t,nAt) v(t,mAt) dt = < J -«> [ 0, n Ф m Разложение (7.2.7) проще и понятнее, чем разложение в ряды Фурье, что можно видеть на рис. 7.2.6. Вес каждой функции отсчетов sine[7iF(t-kAt)] формирует пиковое значение интегрального синуса в каждой текущей точке t= kAt, равное значению сигнала s(kAt), при этом во всех остальных точках дискретных отсчетов sinc[7iF(t-(k±j)At))], j= 1,2,... значения интегрального синуса равны нулю. Ряд числовых значений интегрального синуса для дискретных значений t= nAt при суммировании по к полностью эквивалентен гребневой функции: 00 X sinc[7iF(nAt-kAt)] = ELLt(t). k=-oo Однако, в отличие от гребневой функции, в интервале между дискретными отсчетами интегральный синус имеет не нулевые, а определенные осциллирующие значения. Суперпозицией этих значений по текущим значениям t от всех интегральных синусов, осцилляции которых доходят до данного значения t, и образуются значения аналогового сигнала в интервалах между отсчетами. (MATH СДР) Интерполяция функции рядом Ко тельников а-Шеннона К := 1 0 к := 0 .. К SK:=0 S4:=10 S3 := 6 S5 := 6 t:= 0,0.01.. К sin(n-x) sinc(x) := if x = 0,1 71 ■ X sa(t) := S|< ■ sine (t - к) <= Функция отсчетов нряд Коте ль ннкова Шеннона a4(t) := БД-sine (t - A) a3(t) := S3-sine (t - 3) a5(t) := S3-sine (t - 5) <= Значимые члены ряда 10 % sa(t) a4(t) a3(t) a5(t) * * * a3(t) - Функция отсчета /у' для точки k=3 sa(t) - Интерполированная аналоговая форма а4 (t) - Функция отсчета для точки к=4 а5 (t) - Функция отсчета для точки к= 5 И"ИИ)| 10 Рис. 7.2.6. Восстановление непрерывного сигнала по дискретным отсчетам. 2 К. Шеннон доказал эту теорему на 15 лет позже и при этом ссылался на работу Котельникова.
В принципе, функции отсчетов имеют бесконечные осцилляции, и восстанавливают аналоговый сигнал, бесконечный по аргументу. Амплитуда осцилляции функций отсчетов затухает достаточно медленно (см. рис. 7.2.7). Однако на рис. 7.2.6 нетрудно заметить, что, в силу знакопеременности функций отсчетов по интервалам дискретизации, осцилляции восстанавливаемых кривых с финитным спектром затухают достаточно быстро, и для данных без существенных выбросов и больших перепадов значений определяются, в основном, отсчетами, ближайшими к интерполируемому интервалу. Это позволяет ограничивать интервал суммирования в формуле (2.5.7) определенными окрестностями текущих точек интерполяции. >5 1 I I I I = 0.1 | 0.01 £мо"3 |mo"4 1 МО"5 < I I I Г4 1 10 100 1 ■103 M04k Рис. 7 .2.7. 1 s(mt);" m=2; ; i -i i i i i I I Л s(t) I / I s(rnt), rn=0.5 К \ 0 i -i j i г г 1 1 f \ / I \ N. 0 20 40 60 80 t Рис. 7.2.8. Изменение масштаба при восстановлении аналоговой функции. Ряд (7.2.7) позволяет простым введением масштабного множителя в аргумент интегрального синуса изменять представление сигнала на временной оси, растягивать или сжимать сигнал: 00 s(t) = X s(kAt) х sinc[7iF(mt-kAt)]. k=-oo По аналогичной формуле может выполняться пересчет дискретных данных на другой интервал дискретизации: 00 s(n-At„ew) = X s(kAt) х sinc[7iF(n-Atnew-kAt)]. k=-oo Примеры восстановления аналоговой формы произвольного финитного сигнала и изменения шага дискретизации данных приведены на рис. 7.2.9. На рис. 7.2.10 приведено моделирование дискретизации аналогового сигнала, влияние наложение спектров боковых периодов на спектр главного диапазона дискретного сигнала и восстановление из этого спектра аналоговой формы сигнала.
MATH CAD Интерполяционный рад Котельникова Шеннона К = 10 к = 0.. К уТ = sin(n-t) CD 1 2 3 4 5 6 7 со 9 10 0 0 1.17 2.91 6 10.1 7.34 4.23 5.73 4.32 0.7 0 <= Входные данные z(t) = Tit 10 - Ук ya(t) ф ф ф 5 - sine (t) - if (t - 0 ,1 , Z (t)) <= функция отсчетов (интегральный синус). К у a (t) = X"1 y^sinc(t-k) <= Восстановление " аналоговой формы к= 0 Т ^ At = 0.5 п = 1,3.. — At К уdf| = Х"1 у|<-sine (n-At - к) <= Изменение шага ^ дискретных данных Интерполяция радом Котельникова-Шеннона 1— Ф Входные данные 1 1 Г Аналоговая форма К Дополнительный дискретный ряд ф *-""Ф, 5 k,t,n-At 10 Рис. 7.2.9. Интерполяция по Котельникову-Шеннону. Графики А и Б рисунка - модельный аналоговый сигнал, точки его дискретизации и модуль спектра дискретного сигнала. Вычисление спектра выполнено быстрым преобразованием Фурье (БПФ) и отображает, соответственно, частотный диапазон 0-2fN. Дискретизация выполнена корректно, с выполнением условия (7.2.5), о чем можно судить и по спектру дискретного сигнала (график Б, выход на незначимые значения к частоте Найквиста fN) . Кривая S1 на графике В - спектр модельного дискретного сигнала при нарушении условия (7.2.5). В данном случае это произойдет при увеличении шага дискретизации в 2 раза, что вызовет уменьшение в 2 раза новой частоты Найквиста и перемещение границы главного диапазона на отметку 0.5fN на графике Б, при этом произойдет перекрытие спектров поддиапазонов. На графике приведены кривые Sla и Sib, которые являются раздельными спектрами правой половины главного диапазона без сложения со спектром правого бокового диапазона (интервал 0- 2fN, где fN - частота Найквиста новой дискретизации) , и левой половины правого бокового диапазона на том же интервале 0-2fN без сложения со спектром главного диапазона. Хорошо видны «хвосты» спектров, выходящие за границы интервала
Найквиста от центров диапазонов и заходящие в соседние диапазоны. Сложением этих спектров в интервале 0-2fN нетрудно убедиться, что полученный результат будет полностью соответствовать спектру S1 новой дискретизации исходного сигнала. Обратим внимание, что сложение спектров рядом расположенных диапазонов может вызывать не только увеличение высокочастотных составляющих (как это можно было видеть на рис. 7.2.4 - спектр S1) , ни и их взаимную компенсацию, как имеет место для спектра S1 в данном случае (кривая точками на графике В). сек: (MATHСАР) Дискретизация без потерь информации рц _ ■] s(t) := cos(2-я-f1 -t)■ ехр[-1011 ■ (t - 0.021)G] + cos(2nf2 t) ехр[-1011 ft - 0.059)6] M:=320 m:=0.. M Arn := 0.0016234сек srnm := s(rnArn) SM := CFFT(sm) t:= 0,0.0001 .. 0.09 Af := (M-Am)~ 1 Af =1.025Гц fN := (2Am)~ 1 fN = 307.9Э6Ги 1 f1 := 100-Гц t2 := 150-Гц <= Модель сигнала <= Дискретизация и БПФ <= Параметры спектра 0.02 _(Б) ^ К"—1 X 0.04 Время, сек 0 0.5fN 308 Частота, Гц. 1.5fN 615. Дискретизация с искажением и потерей информации S1 := CFFT(s1) <= БПФ At 3.247x10 Зсек fN := (2At) 1 К:=0.5М к := 0 .. К At fN= 153.998 Ги Af := (K-At) 2Am 1 s1|<:= s(k-At) Af = 1.925 Гц S1ak:=SMk S1bK-k:= SMM-k n := U.. - S2n := S1an n o„i< 2 2 <= Спектры правых частей главного диапазона и 1-го бокового периода справа ..К S2n:=S1bn <= Соединение спектров без суммирования - эквивалент децимации цифрового сигнала с одновременной низкочастотной фильтрацией. sine (х) := if| х = 0,1 К s2(t) := ^ s1ksinc к = О Восстановление аналоговой формы сигнала по дискретным данным sin(Tix) ях t At <= Интегральный синус sd := ICFFT(S2) <= ОБПФ спектра прореженного сигнала <= Восстановление сигнала при некорректной дискретизации К / ^ \ <= Восстановление сигнала s3(t):=V sdk sine к при предварительной \At / низкочастотной фильтрации к = 0 Т" 0.04 0.05 Время, сек 0.08 Рис. 7.2.10. Моделирование дискретизации аналогового сигнала. Перекрытие спектров диапазонов вызовет искажение аналоговой формы сигнала, восстановленного из его дискретных отсчетов, что можно видеть на графике Г - кривая s2. В данном случае, при частичной взаимной компенсации перекрывающих-
ся частей спектров, наиболее сильное искажение произошло во второй, высокочастотной части сигнала. Дискретизируемые сигналы, как правило, содержат широкополосные шумы, высокочастотные составляющие которых неизбежно перекрываются при периодизации спектра, и увеличивают погрешность восстановления сигналов. Для исключения этого фактора перед проведением дискретизации должно быть обеспечено подавление всех частот выше частоты Найквиста, т.е. выполнена низкочастотная фильтрация сигнала. Если последнее не проведено, то при дискретизации целесообразно в 2-4 раза уменьшить интервал дискретизации относительно оптимального и первой операцией обработки данных выполнить низкочастотную цифровую фильтрацию, после чего можно провести децимацию данных. Увеличение интервала дискретизации сигналов является довольно распространенной операцией при цифровой обработке данных, и не только при подготовке данных для хранения с целью сокращения их количества. При комплексной обработке данных различной природы интервалы дискретизации этих данных могут оказаться различными, и производится их приведение к одному значению. Аналогичная операция выполняется, как правило, и при создании многослойных информационных пакетов. В таких случаях снижение частоты дискретизации каких-либо данных является вынужденной необходимостью даже с потерей части высокочастотных составляющих информации. Предварительное отфильтровывание отбрасываемых данных перед децимацией (для исключения их попадания в главный частотный диапазон и искажения основной информации) в этом случае является обязательным, особенно при достаточно высокой энергии этих составляющих сигнала. Пример такой децимации приведен на рис. 7.2.10 на графиках В и Г - спектр S2(f) децими- рованных данных и аналоговый сигнал s3(t), восстановленный по дискретным отсчетам sd(kAt) <-> S2(f). Децимация выполнена непосредственно в частотной области путем смыкания на частотной части 0-0.5fN спектра SM(f) исходного сигнала sm(mAm) с сопряженной частью на интервале 1.5fN- f^, что сокращает новый интервал Найквиста в 2 раза и формирует спектр S2(f), соответствующий дискретному сигналу с увеличенным в два раза интервалом дискретизации данных с полностью подавленной частью спектральных составляющих от 0.5fNflO 1.5fN. Такой метод может применяться для децимации (передискретизации) данных с любой кратностью. Дискретизация с усреднением Если дискретизация сигнала производится импульсами конечной ширины, то таким импульсам соответствуют средние значения сигнала на интервале длительности импульсов. При длительности импульсов г имеем: kAt+ г/2 s(kAt) = (l/r) J s(t)dt. (7.2.8) kAt-r/2 С использованием селектирующей и гребневой функций эта операция отображается следующим образом: SAt(t) = (l/r)[s(t) * nr(t)] ПШ. (7.2.9) Соответственно спектр дискретной функции: SF(f) = [S(f)-sinc(7cfr)] * F Щ(П. (7.2.10) Отсюда следует, что при дискретизации с усреднением спектр S(f) заменяется спектром S(f)-sinc(7tfr), периодическое продолжение которого и образует спектр дискретной функции. При обратном преобразовании Фурье и при использовании интерполяционной формулы Котельникова-Шеннона, вместо исходной функции s(t) получаем функцию s'(t) = s(t) * IIr(t)/r, что эквивалентно пропусканию сигнала через фильтр с откликом h(t) = IIr(t)/r, т. е. через низкочастотный сглаживающий фильтр "скользящего"
среднего с окном г. Допустим r=AAt, Я,<1, F=2afmax, ct>l. Для этих условий частотная передаточная функция фильтра записывается в следующем виде: H(f) = sine |7tA,/2a)(f/fmax)]. Если потеря составляющих сигнала на всех частотах не должна превышать 3%, необходимо выполнить условие: sinc(7i;A,/2a)>0,97. При а=1 отсюда следует, что значение X должно быть равно А,<0.27, т.е. ширина импульса дискретизации может составлять до 27 % интервала дискретизации. Отметим, что в выражении (7.2.8) значения отсчетов относится к центру интервалов г импульсов дискретизации. Если отсчет будет относиться к концу интервалов г, что имеет место при обработке информации в режиме реального времени, то в выходной функции (7.2.9) появится сдвиг на интервал г/2, а в ее спектре соответственно сдвиг фаз на со г/2 (в правой части выражения (7.2.10) добавится множитель exp(-J7ifr)) . Дискретизация спектров Теоремы, доказанные для прямого преобразования Фурье, в такой же мере действительны и для обратного. При дискретизации спектра сигнала с шагом Afдинамическое представление сигнала также становится периодическим с периодом Т = 1/Af. Для сохранения возможности точного восстановления сигнала в пределах главного периода (без наложения сигналов соседних периодов) частотный шаг дискретизации должен удовлетворять условию: Af<l/T. (7.2.11) Попутно отметим, что для временной формы каузального сигнала главным периодом принимают интервал от 0 до Т, хотя при обработке данных на ЭВМ это не имеет значения и главный период может устанавливаться от -Т/2 до Т/2. Информационная тождественность Информационная тождественность динамической и частотной форм дискретного представления сигнала непосредственно следует из теоремы Котельникова- Шеннона. Основой любых преобразований при обработке данных обычно является финитный (конечный по длительности) сигнал, зарегистрированный на интервале 0-Т и состоящий из определенных частотных составляющих от 0 до fmax. Оптимальная дискретизация аналогового сигнала без потери точности его восстановления, как рассмотрено выше, соответствует двум отсчетам на периоде максимальной частотной составляющей: At = l/2fmax, Nt = T/At. (7.2.12) где Nt - общее количество отсчетов на интервале Т задания сигнала. Если сигнал зарегистрирован непосредственно в дискретной форме, то он автоматически ограничен по максимальной частоте, т.е. максимальные частоты в таком сигнале равны fmax < l/2At. При переводе дискретного сигнала в частотную форму спектр сигнала непрерывен и периодичен с периодом 1/At = 2fN. Для оптимальной дискретизации по частоте без потери точности восстановления непрерывного спектра должны выполняться условия: Af = 1/Т = l/(AtNt), fN = l/2At, (7.2.13) Nf=2fN/Af=Nt. (7.2.14) Спектр сигнала подвергается каким-либо преобразованиям (обработке), как правило, только в главном частотном диапазоне и тем самым превращается в не-
периодический сигнал, существующий только в интервале 2fN (от -fN до fx). Значения спектра за пределами главного диапазона по умолчанию полагаются равными нулю. При обратном переводе такого сигнала из частотной формы в динамическую сигнал также является непрерывным и периодическим с периодом 1/Af = Т, при этом оптимальная дискретизация по координатам без потери точности восстановления непрерывной формы соответствует условиям: At = l/2fN, Т = 1/Af, (7.2.15) Nt = T/At = Nf. (7.2.16) При осуществлении преобразований s(kAt) <=> S(nAf), равно как и S(nAf) <=> s(kAt), условие Nf = Nt является необходимым и достаточным для полного сохранения информации при преобразованиях сигнала из одной формы представления в другую. Условия (7.2.12-7.2.16) задают оптимальность преобразований без потерь информации. Если исходный сигнал дискретизирован оптимально и представлен N отсчетами, то уменьшение количества отсчетов при преобразовании неизбежно приводит к определенным потерям информации. Что касается увеличения числа отсчетов при преобразовании функций (уменьшение интервалов дискретизации), то оно всегда возможно, т.к. выходной сигнал преобразования финитных сигналов является непрерывной функцией и, в принципе, интервал дискретизации может быть установлен бесконечно малым. Однако увеличение числа отсчетов не увеличивает ни количества информации, заключенной в исходном сигнале, ни точности ее представления. По существу, такая операция полностью эквивалентна интерполяции исходного сигнала рядом Котельникова- Шеннона. Пример такой операции приведен на рис. 7.2.11. 1 1 1 j ■У L 1 1 'l 1 z(kAt), At=0.2 // ■ / 1 I 1 I \-_ s(kAt), At=l \ ----'"1 0.5 jT ш I ч - ^-_-u+r.-"- " 0 F 1 1 1 1 1 =Н -6-4-2 0 2 4 б Рис. 7.2.11. Отсчеты s(kAt) и огибающая их кривая на рисунке 7.2.11 повторяют (в более детальном масштабе) сигнал Si(t) на рис. 7.2.3, дискретизированный с шагом At = 1. Как уже отмечалось, интервал дискретизации данного сигнала оказался завышенным, и спектр сигнала искажен (рис. 7.2.4) . При выполнении операции s(kAt) => S(nAf) количество точек дискретизации спектра S(nAf) было увеличено в 5 раз по отношению к количеству точек сигнала s(kAt),те. Nf = 5Nt. При обратном преобразовании S(nAf) => z(kAt), были выполнены условия (7.2.15-7.2.16), при этом шаг дискретизации сигнала при его восстановлении оказался также в 5 раз меньше исходного (At = 0.2). Результат можно видеть на рис. 7.2.11 (кривая z(kAt)). Абсолютно такой же результат дает и интерполяция сигнала s(kAt) рядом Котельникова-Шеннона с переводом на шаг At = 0.2. Искажение аналогового сигнала закладывается при его дискретизации , если шаг дискретизации не удовлетворяет условию (7.2.5), и при
любых дальнейших преобразованиях уже не может быть исправлено, т.к. информация о первоначальной форме аналогового сигнала при некорректной дискретизации утрачивается безвозвратно. Дискретизация усеченных сигналов При выполнении условия (7.2.5) для сигналов с ограниченным спектром аналоговая форма сигнала может быть восстановлена по дискретным отсчетам, если сигнал на интервале Т его задания является финитным или, по крайней мере, настолько быстро затухающим, что отсчеты сигнала за пределами интервала Т практически равны нулю. Задача дискретизации усложняется для медленно затухающих сигналов, сигналов бесконечной длительности и сигналов со спектром, неограниченным по частоте. Последнее имеет место, если в сигнале присутствуют разрывы и резкие скачки. В общем случае, длительность сигнала и ширина его спектра не могут быть одновременно ограничены конечными интервалами. Если длительность сигнала ограничена и сигнал урезан в области не нулевых значений, то спектр сигнала неограничен и наоборот. Однако обработка реальных сигналов возможна только с их ограничением, как по координатам, так и по ширине спектра. При этом в качестве оценки корректности ограничения сигналов используется энергетический критерий, согласно которому длительность сигнала Т и практическую ширину спектра Q устанавливают такими, чтобы в них была сосредоточена подавляющая часть энергии сигнала. Это достигается при выполнении условий: fТ |s(t)|2 dt = k fШ |s(t)|2dt, (7.2.17) Jo J -00 fQ |S(co)|2 dco = k f00 |S(co)|2 dco, (7.2.17') Jo Jo где k- коэффициент представительности (качества) задания сигнала, значение которого, в зависимости от целевых задач обработки сигналов, может устанавливаться от 0,9 до 0,99. Допустим, что произвольный сигнал s(t) рассматривается в пределах конечного интервала [0, Т] и принимается равным нулю за его пределами. Такой сигнал может быть получен умножением сигнала s(t) на прямоугольную весовую функцию Ilr(t): sT(t) = s(t) nT(t). Для спектра Sx(f) функции Sx(f) соответственно имеем: ST(f) = S(f) *Т sinc(7ifT). (7.2.18) Спектр Sx(f) неограничен, поскольку неограничен носитель функции sinc(7cfT). Отсюда следует, что частота дискретизации функции Sx(t) в принципе должна быть бесконечно большой, т.е. корректная дискретизация невозможна. На практике полагают , что спектр Sx(f) также определен в конечной области [-Q,Q]: S'x(f) = ST(f) n2Q(f), при этом вне этой области, по оценке Шеннона, для спектра Sx(f) с праведлива формула: |ST(f)l * ШТ, f £ (-Q,Q). (7.2.19) Но усеченная часть спектра определяет разность значений между исходной функцией Sx(t) и функцией s'x(t), восстановленной по усеченному спектру S'x(fb т •к • от- сеченных гармоник спектра будет недоставать для полного восстановления функции Sx(f): sT(t) = sT(t) - s'x(t). Соответственно, оценка дисперсии погрешности аппроксимации определяется выражением :
а2 = f00 s2T(t)« 1/QT, а « 1//пт . (7.2.20) J —со Эти выражения определяют порядок среднеквадратической погрешности аппроксимации, которая является интегральной по интервалу Т, а не локальной разностью Значений ST(t)-s'x(t). Типичный вид погрешности аппроксимации усеченных сигналов приведен на рис. 7.2.12. В точках дискретизации погрешность равна нулю, максимальна на центрах интервалов дискретизации и нарастает при приближении к границам интервала Т. Рис. 7.2.12. Вид функции погрешности аппроксимации Физические данные обычно регистрируются по определенным интервалам Т и, как правило, не выходят на нулевые значения на границах интервалов. В этом случае ограничение ширины спектра можно проводить по (7.2.20) с учетом допустимой среднеквадратической погрешности аппроксимации данных. Частота Q при усечении спектра может рассматриваться в качестве частоты Найквиста для сигнала Sx(t) при его дискретизации, что определяет частоту дискретизации не менееF=2Q и количество точек дискретизации не менее N=TF=2QT. В силу тождественности свойств прямого и обратного преобразования Фурье аналогичная методика может применяться и для оценки условий дискретизации спектров. Таким образом, дискретизация усеченных сигналов возможна, однако при обработке усеченных сигналов необходимо проявлять осторожность и контролировать как значение среднеквадратической ошибки искажений, так и характер возникающих искажений сигнала и его спектра. Так, например, при усечении функции ав- токорреляции в спектре мощности сигнала могут появиться отрицательные значения, т.к. функция отсчетов sinc(7cfT) в (7.2.18) является знакопеременной. Другой пример - проектирование частотных полосовых фильтров. При задании передаточной функции фильтра H(f) в частотной области в виде П-образной функции H(f) = IIr(f) обратное преобразование Фурье дает импульсный отклик фильтра h(t) <=> H(f) бесконечно большой длины. Усечение отклика hx(t) = h(t)IIx(t) вызывает изменение передаточной функции фильтра (явление Гиббса) : Hx(f) = nr(f) * Ilx(f) => nr(f)T- япс(7сГГ), при этом по краям скачков П-функции появляются затухающие флюктуации с амплитудой первого выброса до 9% от значений коэффициента передачи фильтра в полосе пропускания . Так как частотный характер искажений, возникающих при усечении сигнала, определяется весовой функцией Ilx(t) <=> T-sinc(7cfT), то допустимый уровень и форму искажения сигнала можно устанавливать не только подбором интервала Т, но и применением других весовых функций. Так, для исключения появления отрицательных значений в спектрах мощности усечение функций автокорреляции целесообразно выполнять весовыми функциями, которые не имеют отрицательных значений в своих спектрах. Одной из таких функций является, например, треугольная весовая функция (окно Бартлетта).
Соотношение спектров одиночного и периодического сигналов Спектр Sx(f) = S(kAf) периодического сигнала Sx(t) с периодом Т дискретен (Af = 1/Т). Спектр S(f) одиночного сигнала s(t), заданного на интервале Т, непрерывен и представляет собой спектральную плотность сигнала при Т => оо. Но периодический сигнал можно представить и в виде свертки одного периода с гребневой функцией Дирака: sT(t) = s(t)* Illr(t). При переходе в частотную область получаем: ST(f) = (1/Т) S(f) Щ/т(0 = S(kAf), оо ST(f) = (1/Т) £ S(f)5(f-k/T). (7.2.21) k=-°o Отсюда следует, что спектр периодического сигнала представляет собой дис- кретизированный спектр одиночного сигнала, нормированный на длительность периода . С другой стороны, одиночный сигнал s(t) может быть получен из периодического сигнала Sx(t) умножением на селектирующий прямоугольный импульс Hr(t): s(t) = sT(t) nT(t). Спектр одиночного сигнала: 00 S(f) = Т ST(f)*Hx(f) =Т I S(kAf) sinc[7iT(f-k/T)], (7.2.22) k=-oo т.е. непрерывный спектр одиночного сигнала однозначно устанавливается по спектру периодического сигнала (интерполяция рядом Котельникова-Шеннона в частотной области). 7.3. Дискретизация по критерию наибольшего отклонения Задача абсолютно точного восстановления сигнала на практике обычно не ставится, в отличие от задачи минимального физического объема информации, при котором сохраняется возможность ее восстановления в непрерывной форме с определенным допустимым значением погрешности. Такая задача актуальна всегда, и особенно при дистанционных методах регистрации и обработки информации, передаче сигналов по каналам связи и при подготовке информации к длительному хранению. Одним из методов решения этой задачи является дискретизация сигналов по критерию наибольшего отклонения. В процессе дискретизации по критерию наибольшего отклонения задается допустимое значение погрешности восстановления сигнала а. При восстановлении сигнала непрерывная функция s(t) аппроксимируется, как правило, степенными полиномами n-го порядка. Погрешность восстановления функции s(t) полиномом sa(t) определяется остаточным членом L(t): L(t) = s(t) - sa(t) = a(t). Шаг дискретизации выбирается из условия обеспечения L(t) < а по всему интервалу определения функции s(t). Как правило, динамика функции s(t) может существенно изменяться в различные моменты времени по интервалу регистрации, при этом шаг дискретизации также может изменяться, при условии не превышения заданной погрешности на каждом шаге. При установленном значении а уменьшение числа отсчетов обеспечивается повышением степени аппроксимирующего многочлена. На практике обычно ограничиваются ступенчатой, линейной и параболической аппроксима-
цией полиномами соответственно нулевой, первой и второй степеней. В качестве интерполирующих многочленов используют многочлены Лагранжа. Для многочленов Лагранжа нулевой степени значение sa(t) в момент времени t на интервале ti<t<ti+i между двумя последовательными отсчетами функции принимается равным отсчету s(ti+i). Если восстановление сигнала s(t) проводить по двум отсчетам: sa(ti) = [s(ti+i)-s(ti)]/2, то при том же шаге дискретизации погрешность восстановления сигнала уменьшается вдвое. Но при использовании двух последовательных отсчетов лучше использовать многочлены Лагранжа первой степени, т.е. соединение двух последовательных отсчетов прямой линией, что дает еще большее уменьшение погрешности восстановления аналоговой формы сигнала. В качестве экстраполирующих многочленов используется многочлены Тейлора. Для многочлена Тейлора нулевой степени условия восстановления сигнала практически не отличаются от многочлена Лагранжа, за исключением направления (от текущего зарегистрированного отсчета и вперед по t) . Для многочленов Тейлора более высоких степеней при восстановлении сигнала помимо отсчета s(ti) используется также соответствующие значения производных в точке отсчета. Восстановление сигнала многочленами Тейлора происходит без задержки во времени. Однако при использовании многочленов выше нулевой степени для точного восстановления сигнала по сравнению с интерполяционными методами требуется в два раза более высокая частота дискретизации. 7.4. Адаптивная дискретизация Частота равномерной дискретизации информации рассчитывается по предельным Значениям частотных характеристик сигналов. Адаптивная дискретизация ориентирована на динамические характеристики сигнала, что позволяет обеспечивать его восстановление при минимальном числе выборок. В основе принципов адаптивной дискретизации лежит слежение за текущей погрешностью восстановления сигнала. Наиболее широкое применение получили алгоритмы дискретизации с адаптацией по длине интервала аппроксимации. Сущность дискретизации заключается в последовательном наращивании интервала аппроксимации с непрерывным сравнением сигнала s(t) с воспроизводящей функцией sa(t). При достижении заданного значения о наращивание интервала прекращается, и производится отсчет значения s(ti), т. е. дискретизация является неравномерной. Для воспроизведения сигналов нерегулярной дискретизации обычно используются степенные алгебраические полиномы нулевой и первой степени в интерполяционном или в экстраполяционном вариантах. Наиболее простой является техника адаптивной дискретизации с использованием многочлена нулевой степени. На момент ti начала каждого интервала аппроксимирующий полином sa(t) принимается равным s(ti), вычисляется текущая разность L(t) = s(t)- sa(t) и производится сравнение ее значения с заданным значением о. При фиксировании равенства L(t) = а производится очередной отсчет и начинается следующий интервал . При использовании аппроксимирующего многочлена первой степени вычисляется значение sa(t) = s(ti)+s'(ti), где s'(t) -прош водная с иг нала. М) мент очередного отсчета определяется в вполнением равенства s(t)-s(ti)-s'(ti) = о. Следует иметь в виду, что данный алгоритм неэффективен при наличии высокочастотных помех, к которым весьма чувствительна операция дифференцирования. Самыми простыми способами восстановления сигналов при адаптивной дискретизации являются линейная и квадратичная интерполяции, которые выполняются по уравнениям: f(x^„„=ao + a^ .f(x)KB =ао + а^ +а*2. Эти уравнения являются частным случаем полиномиальной интерполяции с помо-
щью аппроксимирующего полинома: п f(x) = а о + а jx +ajL2 + ... + а„х" = X агх1. 1=0 (7.4.1) Для выполнения полиномиальной интерполяции достаточно по выражению (7.4.1) составить систему линейных уравнений для п последовательных отсчетов и определить п значений коэффициентов аь При глобальной интерполяции, по всем N точкам задания функции, степень полинома равна N-1. Глобальная интерполяция обычно выполняется для достаточно коротких (не более 8-10 отсчетов) массивов данных. Пример выполнения глобальной интерполяции приведен на рис. 7.4.1. MATHCAD Полиномиальная аппроксимация N = 5 п = N - 1 i = 0 .. П j = 0 .. П <= Количество узлов функции, степень полинома ХрП урП <= Задание векторов аргументов и значений функции в узлах Формирование матрицы X => Xj j = (xj)' Xj g = 1 Вычисление коэффициентов полинома => а = Х- ^ у аТ = (е.665 х 10" 15 208.333 -1.708 x 1 О3 4.667 х 1 О3 -4.1 67x1 О3) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 Задание полинома аппроксимации => к = □.. п Р(ж) -^ак-к' к P(t) Ук * * * 1\ Рис. 7.4.1. Интерполяция данных. Большие массивы данных интерполируются последовательными локальными частями или в скользящем по массиву данных окне интерполяции, как правило, с нечетным значением N и вычислением требуемых значений сигнала в определенном интервале центральной части окна. Для практического использования более удобны формулы аппроксимации, не требующие предварительного определения коэффициентов аппроксимирующих полиномов. К числу таких формул относится интерполяционных многочлен по Лагранжу. При аппроксимации функции у (х ) многочленом n-ой степенных): f(x) (x-x1)(x-x2)...(x-xn) + (х-х0)(х-х2)...(х-хп) + (Х0-Х1)(Х0-Х2)---(Л-Хп) ° (Х1-Хо)(Х1-Х2)---(Х1-Хп) л (X-Xo)(X-Xl)---(X-Xn-l) _ (Xn-Xo)(Xn-Xl)---(\-Xn-l) (7.4.2) Пример интерполяции по Лагранжу приведен на рис. 7.4.2.
MATH CAD N = Э X|=D 0.5 1 10 13 14 n = N yr=D 0 1 17 10 Интерполяция по Дагранжу 1 i = 0..n j = 0 .. n <= Количество узлов функции степень полинома <= Задание векторов аргуметов и значений функции в узлах f(z) = XYiTTf i = jj Z - X \ f(z) Xj-XjJ <= Ф ормупа Л агр анжа Z?X| Рис. 7.4.2. Интерполяция по Лагранжу. 7.5. Квантование сигналов Дискретизация аналоговых сигналов с преобразованием в цифровую форму связана с квантованием сигналов. Сущность квантования состоит в замене несчетного множества возможных значений функции, в общем случае случайных, конечным множеством цифровых отсчетов, и выполняется округлением мгновенных значений входной функции s(ti) в моменты времени ti до ближайших значений Si(ti) = riiAa, где Ад шаг квантования шкалы цифровых отсчетов. Квантование с постоянным шагом Ао называется равномерным. Математически операция квантования может быть выражена формулой: s^) 1 Si(t,) = Ао • Ао, где скобки [..] означают целую часть значения в скобках. При квантовании сигналов в большом динамическом диапазоне значений шаг квантования может быть и неравномерным, например, логарифмическим, т.е. пропорциональным логарифму значений входного сигнала. Установленный диапазон шкалы квантования от Smin до smax и шаг квантования Ао определяют число делений шкалы Na= (smax-Smin)/Aa и соответственно цифровую разрядность квантования. В результате дискретизации и квантования непрерывная функция s(t) заменяется числовой последовательностью {s(kAt)}. Погрешность округления Si = s(ti)-Si(kAt) заключена в пределах-Aa/2<s<Aa/2 и называется шумом квантования. Требуемая точность квантования оценивается по влиянию возникающего шума квантования на последующую обработку сигналов. При достаточно малом шаге квантования любое значение в его пределах можно считать равновероятным, при этом значения □ распределены по равномерному закону: p(s) = 1/Ао, -Ао/2 < s < Ао/2. Соответственно, дисперсия и среднее квадратическое значение шума квантования :
s2 = Ao*/12, S « 0.3 Да. (7.5.1) При задании уровня шума квантования с использованием выражения (7.5.1) нетрудно определить допустимое значение шага квантования. Входной сигнал содержит, как правило, аддитивную смесь собственно сигнала s(t) и помехи q(t) с дисперсией соответственно aq . Если помехи не коррелированны с сигналом, то после квантования суммарная дисперсия шумов: 2 2 2 а = aq +s . На практике шаг квантования выбирают обычно таким, чтобы не происходило заметного изменения отношения сигнал/шум, T.e.s2«aq2. 7.6. Децимация и интерполяция данных Децимацией (прореживанием, сокращением) цифровых данных принято называть уплотнение данных с удалением избыточной информации. Последнее имеет место, если шаг дискретизации данных был установлен излишне подробным и fN = l/2At» fmax сигнала. Информация высокочастотной части сигнала может быть ненужной, если основная энергия полезной части сигнала заключена в низкочастотной области. Децимация может потребоваться и в том случае, если массивы данных представлены с разным шагом дискретизации. Децимации должна предшествовать низкочастотная фильтрация данных. Это связано с тем, что в процессе децимации шаг дискретизации At заменяется на новый шаг At' = pAt,rfle р>1, с соответствующим сжатием главного частотного диапазона, при этом появляется опасность отражения отбрасываемых частотных составляющих и высокочастотных шумов в главный диапазон (как и при неправильном выборе шага дискретизации). Точка отсечки низкочастотного фильтра устанавливается по новой частоте Найквиста: fN,=l/(2pAt). Значение коэффициентар при децимации может быть произвольным, но, как правило, используются целочисленные значения, и децимация выливается в простое прореживание данных. При нецелочисленном значениир децимация может проводиться с использованием интерполяционного ряда Котельникова-Шеннона (равно как и любого другого интерполяционного многочлена) или преобразования Фурье. Последнее выполняется путем перевода сигнала в частотную форму и возвращением в координатную форму с новым шагом At' = pAt, при этом низкочастотная фильтрация может производиться непосредственно в частотном диапазоне. Возможно также и прямое усечение главного частотного диапазона с N точек до N' = N/p с возвратом из нового частотного диапазона в координатную форму с количеством точек N', но при этом следует учитывать последствия усечения спектральной функции (умножения на прямоугольное селектирующее окно) на форму восстанавливаемого по ней сигнала (свертка исходного сигнала с фурье-образом прямоугольного селектирующего окна). Интерполяция данных отличается от децимации только значением коэффициента р<1, с соответствующим увеличением частоты Найквиста, и не требует низкочастотной фильтрации. Для децимации и интерполяции данных разработаны также специальные высокоскоростные методы и алгоритмы (цифровые фильтры) - экспандеры и компрессоры. Литература 1. Гольденберг Л. М. и др. Цифровая обработка сигналов: Справочник. - М. : Радио и связь, 1985. 2. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1990.- 256 с.
Дмитриев В. И. Прикладная теория информации: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1989. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. - М.: Мир, 1983. Никитин А. А. Теоретические основы обработки геофизической информации: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1986.- 342 с. Рапопорт М. Б. Вычислительная техника в полевой геофизике: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1993. - 350 с. Корн Г. , Корн Е. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1984.
ТЕМА 8. ДИСКРЕТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ «Нет ничего, сколь бы великим и изумительным оно не показалось с первого взгляда, на что мало-помалу не начинаешь смотреть с меньшим изумлением.» Лукреций. Римский поэт и философ, I в. до н.э. «Преобразование должно быть осознанным и целенаправленным действом. Был баран - стал шашлык. Что может быть прекраснее такого преобразования!» Виль Ибрагимов. Ташкентский геофизик Уральской школы, XX в. Введение Цифровая обработка сигналов оперирует с дискретными преобразованиями сигналов и обрабатывающих данные сигналы систем. Математика дискретных преобразований зародилась в недрах аналоговой математики еще в 18 веке в рамках теории рядов и их применения для интерполяции и аппроксимации функций, однако ускоренное развитие она получила в 20 веке после появления первых вычислительных машин. В принципе, в своих основных положениях математический аппарат дискретных преобразований подобен преобразованиям аналоговых сигналов и систем. Однако дискретность данных требует учета этого фактора, и его игнорирование может приводить к существенным ошибкам. Кроме того, ряд методов дискретной математики не имеет аналогов в аналитической математике. 8.1. Преобразование Фурье Дискретное преобразование Фурье Дискретное преобразование Фурье может быть получено непосредственно из интегрального преобразования дискретизаций аргументов (tk= kAt, f„= nAf): S(f) = s(t) exp(-j27ift) dt, S(fn) = At Z s(tk) exp(-j27ifnkAt), (8.1.1) J -co k=—oo s(t) = f S(f) exp(j27ift) df, s(tk) = Af § S(f„) exp(j27inAftk). (8.1.2) J -co П= - oo Напомним, что дискретизация функции по времени приводит к периодизации ее спектра, а дискретизация спектра по частоте - к периодизации функции. Не следует также забывать, что значения (8.1.1) числового ряда S(f„) являются дискретизаций непрерывной функции S'(f) спектра дискретной функции s(tk), равно как и значения (8.1.2) числового ряда s(tk) являются дискретизацией непрерывной функции s'(t), и при восстановлении этих непрерывных функций S'(f) и s'(t) по их дискретным отсчетам соответствие S'(f) = S(f) и s'(t) = s(t) гарантировано только при выполнении теоремы Котельникова-Шеннона. Для дискретных преобразований s(kAt) <=> S(nAf), и функция, и ее спектр дискретны и периодичны, а числовые массивы их представления соответствуют заданию на главных периодах Т = NAt (от 0 до Т или от -Т/2 до Т/2), и 2fjy = NAf (от -f\ до fx), где N - количество отсчетов, при этом:
Af = 1/Т = l/(NAt), At = l/2fN = l/(NAf), AtAf = 1/N, N = 2TfN. (8.1.3) Соотношения (8.1.3) являются условиями информационной равноценности динамической и частотной форм представления дискретных сигналов. Другими словами: число отсчетов функции и ее спектра должны быть одинаковыми. Но каждый отсчет комплексного спектра представляется двумя вещественными числами и, соответственно, число отсчетов комплексного спектра в 2 раза больше отсчетов функции? Это так. Однако представление спектра в комплексной форме - не более чем удобное математическое представление спектральной функции, реальные отсчеты которой образуются сложением двух сопряженных комплексных отсчетов, а полная информация о спектре функции в комплексной форме заключена только в одной его половине - отсчетах действительной и мнимой части комплексных чисел в частотном интервале от 0 до fx, т.к. информация второй половины диапазона от 0 до -fx является сопряженной с первой половиной и никакой дополнительной информации не несет. При дискретном представлении сигналов аргумент tk обычно проставляется номерами отсчетов к (по умолчанию At = 1, к = 0,1,...N-1), а преобразования Фурье выполняются по аргументу п (номер шага по частоте) на главных периодах. При значениях N, кратных 2: N-1 S(f„) = S„ = Z sk exp(-j27ikn/N), n = -N/2,.. .,0,.. .,N/2. (8.1.4) k= 0 N/2-1 s(tk) = sk= (1/N) Z Sn exp(j27ikn/N), k = 0,1,...,N-1. (8.1.5) n = -N/2 Главный период спектра в (8.1.4) для циклических частот от -0.5 до 0.5, для угловых частот от -л до л. При нечетном значении N границы главного периода по частоте (значения +f^) находятся на половину шага по частоте за отсчетами ±(N/2)и, соответственно, верхний предел суммирования в (8.1.5) устанавливается равным N/2. В вычислительных операциях на ЭВМ для исключения отрицательных частотных аргументов (отрицательных значений номеров п) и использования идентичных алгоритмов прямого и обратного преобразования Фурье главный период спектра обычно принимается в интервале от 0 до 2f\[ (0 < n < N), а суммирование в (8.1.5) производится соответственно от 0 до N-1. При этом следует учитывать, что комплексно сопряженным отсчетам S„* интервала (-N,0) двустороннего спектра в интервале 0-2f\[ соответствуют отсчеты Sn+i-п (т.е. сопряженными отсчетами в интервале 0-2f\[ являются отсчеты S„h Sn+i-п). 8 Пример: На интервале Т= [0,99], N=100, задан дискретный сигнал s(k) = Z 5(k-i) - прямоугольный импульс с единичными значениями на точках к от 3 до 8. Форма сигнала и модуль его спектра в главном частотном диапазоне (вычисление по формуле S(n) =Sk s(k) exp(-j27ikn/100) с шагом по частоте Асо=2л;/100, приведены на рис. 8.1.1. На рис. 8.1.2 приведена огибающая значений другой формы представления главного диапазона спектра. Независимо от формы представления спектр периодичен, в чем нетрудно убедиться, если вычислить значения спектра для большего интервала аргумента п с сохранением того же шага по частоте, как это показано на рис. 8.1.3 для огибающей значений спектра. На рис. 8.1.4. показано обратное преобразование Фурье для дискретного спектра, выполненное по формуле s'(k) = (1/100) Sn S(n)exp(j27i:kn/100), которое показывает периодизацию исходной функции s(к), но главный период к={0,99} этой функции полностью совпадает с исходным сигналом s(к).
Рис. 8.1.1. Дискретный сигнал и модуль его спектра. Рис. 8.1.2. Модуль спектра. Рис. 8.1.3. Модуль спектра. 1- п s(k); Период 11 1 Период 21 1 Период 3 и ( 10 100 ПО 200 210 к Рис. 8.1.4. Обратное преобразование Фурье. Преобразования (8.1.4-8.1.5) называют дискретными преобразованиями Фурье (ДПФ) . Для ДПФ, в принципе, справедливы все свойства интегральных преобразований Фурье, однако при этом следует учитывать периодичность дискретных функций и спектров. Произведению спектров двух дискретных функций (при выполнении каких-либо операций при обработке сигналов в частотном представлении, как, например, фильтрации сигналов непосредственно в частотной форме) будет соответствовать свертка периодизированных функций во временном представлении (и наоборот). Такая свертка называется циклической (см. раздел 8.4) и ее результаты на концевых участках информационных интервалов могут существенно отличаться от свертки финитных дискретных функций (линейной свертки). Из выражений ДПФ можно видеть, что для вычисления каждой гармоники нужно N операций комплексного умножения и сложения и соответственно N2 операций на полное выполнение ДПФ. При больших объемах массивов данных это может приводить к существенным временным затратам. Ускорение вычислений достигается при использовании быстрого преобразования Фурье. Быстрое преобразование Фурье (БПФ, fast Fourier transform - FFT) Оно базируется на том, что при вычислениях среди множителей (синусов и косинусов) есть много периодически повторяющихся значений (в силу периодичности
функций). Алгоритм БПФ группирует слагаемые с одинаковыми множителями в пирамидальный алгоритм, значительно сокращая число умножений за счет исключения повторных вычислений. В результате быстродействие БПФ в зависимости от N может в сотни раз превосходить быстродействие стандартного алгоритма. При этом следует подчеркнуть, что алгоритм БПФ даже точнее стандартного, т.к. сокращая число операций, он приводит к меньшим ошибкам округления. Допустим, что массив чисел Sk содержит N = 2Г отсчетов (г - целое). Разделим исходный массив на два первых промежуточных массива с четными и нечетными отсчетами : sk' = s2k, sk" = s2k+i, 0 < k < N/2-1. Выполним ДПФ каждого массива с учетом того, что шаг функций равен 2 (при At=l) , а период промежуточных спектров будет соответственно равен N/2: sk' => S„', sk" => S„", 0 < n < N/2-1. Для получения одной половины искомого спектра S„сложим полученные спектры с учетом теоремы запаздывания, т.к. отсчеты функции Sk" сдвинуты относительно Sk на один шаг дискретизации: Sn=S„,+S„" exp(-j27in/N). (8.1.6) Вторая половина спектра, комплексно сопряженная с первой, с учетом периода повторения N/2 промежуточных спектров определяется выражением: S„+n/2 = S„,+S„"-exp(-j27c(n+N/2)/N) = S„'- S„" exp(-j27cn/N). (8.1.7) Нетрудно видеть, что для вычисления полного спектра в данном случае потре- буется N /4 операций для вычисления промежуточных спектров плюс еще N операций комплексного умножения и сложения, что создает ощутимый эффект по сравнению с ДПФ. Но деление массивов на две части может быть применено и к первым промежуточным массивам, и ко вторым, и т.д. до тех пор, пока в массивах не останется по одному отсчету, фурье - преобразование которых равно самому отсчету. Тем самым, алгоритм преобразования превращается в пирамидальный алгоритм перестановок со сложением/вычитанием и с единичным умножением на значение exp(-j27in/N) соответствующего уровня пирамиды. Первый алгоритм БПФ на данном принципе (из множества модификаций, существующих в настоящее время) был разработан Кули- Тьюки в 1965 г. и позволил повысить скорость вычислений в N/rраз по сравнению с ДПФ. Чем больше N, тем больше эффект БПФ. Так, при N = 1024 имеем г = 10 и соответственно N/r яйЮО. Что касается условия по количеству точек N = 2Г, то оно рассматривается в варианте Nk< 2Г, где г - минимальное целое. Массивы с Nk< 2Г дополняется до 2Гнулями, что не изменяет форму спектра. Изменяется только шаг Аш по представлению спектра (Аш = 2л;/2г< 2%/N), который несколько избыточен по адекватному представлению сигнала в частотной области. В настоящее время существуют и алгоритмы БПФ с другими основаниями и их комбинациями, при которых не требуется дополнения сигналов нулями до 2Г. Заметим, что в соответствии с (8.1.7) отсчеты, сопряженные с правой половиной главного частотного диапазона (0, 7с), относятся не к диапазону (-7С,0), а к диапазону (71,271), что, учитывая периодичность спектра дискретных данных, значения не имеет. Т.е. выходной частотный диапазон БПФ равен (0, 27с). Общее количество отсчетов комплексного спектра в этом условно главном диапазоне равно количеству точек исходного сигнала (с учетом нулевых точек при дополнении сигнала до N=2r) . Алгоритм быстрого обратного преобразования (ОБПФ) тождественен алгоритму прямого БПФ. Алгоритмы прямого и обратного БПФ широко используются в современном программном обеспечении для анализа и обработки цифровых данных. Пример выполнения БПФ приведен на рис. 8.1.5.
(mathcad) Быстрое преобразование Фурье Т := 800 t:=0..T u1 (t) := exp[-1 -1 0~ 30(t - 400)12] v1 (t) := ^ cos(0.094tk) sO(t) := u1 (t) v1 (t) <= модель At := 5 K:= 2-floorl — I К = 1 GO N := К + 1 N = 161 к := 0 .. К s1 k := sO(k-At) <= Дискретизация 4 sO(t) 2 -2 I I i 1 ' i _ + I i + ■■ 1 + : \ ; V *J ^ 1 1 I I I I I H " f- Л * 1, '1 1 1 , ' 1 * , , it *, ,' i, ,i 'i * i I ' 1 i ' ' i i 1 * ■ it 1 t t ! ! i 1 4 i , 1 1 ', f i **\ i nv -*- * - n - ■ - -t - L - - *- Tt -,- - Л- -J- ^5 - - - T - J-f--ft-L - -J--«i -t- - r -**™™— V \, \i li ■■■■ *' \* ,J , J *■ :t v* i1 Ь v ', < ' v i i i i i 0 100 200 300 400 500 GOO 700 t S1 := CFFT(s1) s2 := ICFFT(S1) Am :=<= Прямое и обратное быстрое преобразование Фурье 0.4 г ls1kl I Ч 0 2 - ,l , I , I I I I ; I I I . I . I 1 I III Модуль спектра S1 ^ III _-_/ I \,~-/ iV-V i i ill i i __/ J \^/ V 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 G 2л 4 s1k * * * 0 -2 Восстановление дискретного сигнала по дискретному спектру I I + t , ' ] 1 i + ; \ : j.. " V 1 1 i i i i i ^ t t t J ; ' i ', ii " i1 ; t, ' \ 1 ' ' 1 ^ * 4, ! 1 ii !■ i^ } ) ii ) i i' ii 0 4. ^ '' ii '+ i ^ i ' + ,, N ^ ,y / V ^ ',, „ ^ / ■/ V % a -J t и *j i i i i i 0 100 200 300 400 500 G00 700 t Рис. 8.1.5. Пример БПФ. Применение ДПФ Основная область использования ДПФ - спектральный анализ физических данных. При этом интерес обычно представляют только амплитуды отдельных гармоник, а не их фазы, и спектр отображается в виде графика зависимости амплитуды (модуля спектра) от частоты. Часто шкала амплитуд градуируется в децибелах. Децибелы - логарифмы отношения амплитудных значений. Например, разница на 20 дБ означает различие амплитуд в 10 раз, разница на 40 дБ - 100 раз. Различию амплитуд в 2 раза отвечает разница примерно в 6 дБ. Шкала частот также часто градуируется в логарифмическом масштабе. Перед вычислением спектра из сигнала, как правило, вырезается отрезок сигнала. Число последовательных отсчетов отрезка для использования БПФ должно быть степенью двойки, если в программном обеспечении вычислительной системы не оговорена ее способность выполнять БПФ по произвольным числовым рядам. В противном случае числовой ряд дополняется нулями до необходимого размера, что не изменяет формы спектра и сказывается только на увеличении частотного разрешения по спектру. При вычислении спектра возможен следующий нежелательный эффект. При разложении участка сигнала в ряд Фурье мы тем самым принимает этот участок за один период Т, который периодически повторяется за пределами участка с фундамен-
тальной частотой 1/Т. При ДПФ, а равно и при БПФ, вычисляется спектр именно такого периодического сигнала. При этом на границах периодов такая функция наверняка будет иметь разрывы или скачки, тем самым существенно искажая спектр. Для устранения этого эффекта применяются так называемые весовые окна, похожие на гауссиан, размер которых равен размеру участка. Анализируемый участок умножается на весовое окно, что плавно сводят сигнал на нет вблизи краев анализируемого участка и в значительной степени устраняют рассмотренные искажения спектра. Методика применения весовых окон подробно рассматривается в курсе цифровой обработки сигналов. (MATHCAD) Т := 1 □□□ t := □.. Т At := 5 Дискретные преобразования Фурье и Лапласа К:= 2-floor At-2 К = 200 N:=K+1 N = 201 k := 0.. К 0.003 sO(t) := sin (0.1333 t) + sin(0.0777 t) + sin (0.3999-t) s1k:= sO(k-At) s2k:= sO(k-At)-exp(-tj-k-At) <= Дискретизация Аи := — n:=0..K S1n:=^ s1 kexp(-jnAra k) S2n := ^ s1 kexp[-[(ex + jn-Аи) k] ] <= ДПФ и ДПЛ k = 0 k = 0 100 S1, S2J 50 I 1 1 1 1 1 Модули спектральной плотности Преобразования: Фурье - JU *—I 1 1 Лапласа ^ 1 1 0.5 1.5 2.5 3 Аи y1k:=N 2 S1n-exp(j-n-A(B-k) y2k:=^X S2nexP[(° + JnAra)kl <= Обратное ДПФ и ДПЛ п = 0 п = 0 Рис. 8.2.1. Сопоставление преобразований Фурье и Лапласа. 8.2. Преобразование Лапласа Дискретное преобразование Лапласа (ДПЛ), как и ДПФ, может быть получено из интегрального преобразования дискретизаций аргументов (tk= kAt, шп= пАш):
Y(p) = Г y(t) exp(-pt) dt, Y(pn) = At Ё y(tk) exp(-pntk), (8.2.1) Jo k = o где p = a+jco - комплексная частота, a > 0. y(t) = (l/27ij) Y(p) exp(pt) dp. y(tk) = At L Y(pn) exp(pntk). (8.2.2) J a-jco n = - oo Функцию Y(p) называют изображением Лапласа функции y(t) - оригинала изображения. При a = 0 преобразование Лапласа превращается в одностороннее преобразование Фурье, а для каузальных сигналов - в полную аналогию ПФ. Преобразование Лапласа применяется для спектрального анализа функций, не имеющих фурье- образов из-за расходимости интегралов Фурье: /•СО г* со г* со Y(p) = y(t) exp(-at-jcot) dt = y(t) exp(-at) exp(-jcot) dt = y'(t) exp(-jcot) dt. Jo Jo Jo Правый интеграл для каузальных сигналов представляет собой преобразование Фурье, при этом сигналу'^) за счет экспоненциального множителя exp(-at) соответствующим выбором значения а>0 превращается в затухающий и конечный по энергии. Все свойства и теоремы преобразований Фурье имеют соответствующие аналоги и для преобразований Лапласа. Пример сопоставления преобразований Фурье и Лапласа приведен на рис. 8.2.1. 8.3. Z-преобразование сигналов Определение преобразования Распространенным способом анализа дискретных цифровых последовательностей является z-преобразование (z-transform) . Произвольной непрерывной функции s(t), равномерно дискретизированной и отображенной отсчетами Sk= s(kAt), равно как и непосредственно дискретной функции, можно поставить в соответствие степенной полином по z, последовательными коэффициентами которого являются значения Sk: 00 sk= s(kAt) ^ TZ[s(kAt)] = I skzk= S(z). (8.3.1) k=-oo где z = a+jco = rexp(-jcp) - произвольная комплексная переменная. Полином S(z) называют z-образом или z-изображением функции s(kAt). Преобразование имеет смысл для области тех значений z, в которой ряд S(z) сходится, т.е. сумма ряда представляет собой аналитическую функцию переменной z, не имеющую полюсов и особых точек. Пример: sk= {1, 2, 0, -1, -2, -1, 0, 0}. S(z) = lz°+2z1+0z2-lz3-2z4-lz5+0z6+0z7 = l+2z-z3-2z4-z5. Впервые z-преобразование введено в употребление П.Лапласом в 1779 и повторно "открыто" В.Гуревичем в 1947 году с изменением символики на z"1. В настоящее время в технической литературе имеют место оба вида символики. На практическое использование преобразования это не влияет, т.к. смена знака только зеркально изменяет нумерацию членов полинома (относительно z°) , числовое пространство которых в общем случае от -оо до +оо. В дальнейшем в качестве основной будем использовать символику положительных степеней z, давая пояснения по особенностям отрицательной символики, если таковая имеется. По заданному или полученному в результате анализа какой-либо системы z-
полиному однозначно восстанавливается соответствующая этому полиному функция путем идентификации коэффициентов степеней при zk с k-отсчетами функции. Пример: S(z) = l+3z2+8z3-4z6-2z7 = lz°+0z1+3z2+8z3+0z4+0z5-0z6-2z7. sk={l,0, 3, 8, 0, 0, -4, -2}. Смысл величины z в z-полиноме заключается в том, что она является оператором единичной задержки по координатам функции. Умножение z-образа сигнала s(k) на величину z™ означает задержку сигнала на п интервалов: znS(z) <=> s(k-n). Z-образы с положительными степенями z соответствуют каузальным (физически реализуемым) процессам и системам, которые работают в реальном масштабе времени с текущими и "прошлыми" значениями сигналов. При обработке информации на ЭВМ каузальность сигналов не относится к числу ограничений и возможно использование отрицательных степеней z, соответствующих отсчетам сигналов "вперед", например, при синтезе симметричных операторов фильтров, что позволяет производить обработку информации без внесения в сигнал фазовых искажений. При использовании символики г "прошлым" значениям соответствуют значения с отрицательными степенямиz,"будущим" - с положительными. Основное достоинство z-преобразований заключается в простоте математических операций со степенными полиномами, что имеет немаловажное значение при расчетах цифровых фильтров и спектральном анализе. Примеры z-преобразования часто встречающихся на практике дискретных сигналов . Импульсы Кронекера В общем случае, в произвольной точке числовой оси: 8(k-n)=l при k=n, 8(k-n) = 0 при к^ п. 00 X5(z)= £ 5(k-n)zk = z". к=-оо Для импульса Кронекера в нулевой точке соответственно Xs(z) = z° =1. Функция Хевисайда (единичный скачок). х(к) = 0 при к < 0, х(к) = 1 при к > 0. со X(z) = X zk = zk. к = о Ряд сходится при |z| < 1, при этом его сумма равна: X(z) = l/(l-z), |z| < 1. При использовании символики z"1: X(z) = l/(l-zл) = z/(z-l), |z| > 1. Экспоненциальная функция x(k) = 0 при к < 0, х(к) = ак при к > 0. 00 СО СО X(z)= £ x(k)zk= Z akzk= Z (az)k. k=-oo к = о к = о
Как и в предыдущем случае, ряд сходится при |az| > 1, т.е. при |z| < |а|, при этом: X(z) = l/(l-az), |z| > |а|. Связь с преобразованиями Фурье и Лапласа Запишем дискретный сигнал Sk в виде суммы весовых импульсов Кронекера: 00 sk=s(kAt)= Е s(nAt) 8(kAt-nAt). П= - оо Определим спектр сигнала по теореме запаздывания: 00 S(co)= X s(kAt) exp(-jcokAt). k=-oo Выполним замену переменных, z = exp(-jcoAt), и получим: 00 S(co)= Z s(kAt)zk= S(z). k=-oo Отсюда следует, что дискретное преобразование Фурье является частным случаем z-преобразования при z = exp(-jcoAt). Аналогичной подстановкой z = ехр(-р) может осуществляться переход к дискретному преобразованию Лапласа. В общем виде: S(co) = S(z), z = exp(-jcoAt); S(p) = S(z), z = exp(-pAt). (8.3.2) Обратное преобразование: S(z) = S(co), со = ln z/jAt; S(z) = S(p), p = ln z/At. (8.3.3) При отрицательной символике z связь между представлениями осуществляется соответственно подстановками z"1 = exp(jcoAt) и z"1 = ехр(р). Свойства z-преобразования Без углубления в теорию, можно констатировать, что все свойства ДПФ действительны и для z-преобразования. Отметим некоторые из них. Линейность: Если S(k) = a*x(k)+b*y(k), то S(z) = aX(z)+bY(z). Соответственно, z- преобразование допустимо только для анализа линейных систем и сигналов, удовлетворяющих принципу суперпозиции. Задержка на п тактов : у(к) = х(к-п). 00 00 00 00 Y(z)= Е y(k)zk= X x(k-n)zk=z" S x(k-n)zkn = z" S x(m) zm = z" X(z). k=-oo k=-oo k=-oo m = -oo Соответственно, умножение z-образа сигнала на множитель z™ вызывает сдвиг сигнала на п тактов дискретизации. Для z-преобразования действительны все известные теоремы о спектрах. В частности, свертка двух сигналов отображается в z-области произведением их z- образов, и наоборот: s(k) * h(k) ^ S(z)H(z), s(k)h(k) ^ S(z) * H(z). При z = exp(-jcoAt) z-преобразование представляет собой особую форму представления дискретных сигналов, при которой на полином S(z) можно ссылаться как на временную функцию (по значениям коэффициентов kAt), так и на функцию частотного спектра сигнала (по значениям аргумента со) . Отображение z-преобразования Отображение z-преобразования выполняют на комплексной z-плоскости с Re z и Im z по осям координат (рис. 8.3.1). Спектральной оси частот со на z-плоскости соответствует окружность радиуса:
z = exi :p(-jcoAt)| = д/cos 2(to At) + sin2(to At) = 1. Подстановка значения какой-либо частоты со в z = exp(-jcoAt) отображается точкой на окружности. Частоте со = 0 соответствует точка Re z = 1 и Im z = 0 на правой стороне оси абсцисс. При повышении частоты точка смещается по окружности против часовой стрелки, и занимает крайнее левое положение на частоте Найквиста C0N = 7i/At (Re z = -1, Im z = 0) . Отрицательные частоты спектра отображаются аналогично по часовой стрелке на нижней полуокружности. Точки + con совпадают, а при дальнейшем повышении или понижении частоты значения начинают повторяться в полном соответствии с периодичностью спектра дискретной функции. Проход по полной окружности соответствует одному периоду спектра, а любая гармоника спектра сигнала задается на плоскости двумя точками, симметричными относительно оси абсцисс. Z-преобразование позволяет производить разложение сигналов и функций, например передаточных функций фильтров, на короткие составляющие операции свертки, для чего достаточно приравнять z-полином к нулю, найти его корни ai, и переписать полином в виде произведения двучленов: S(z) = a0(z-ai)(z-a2)..., гдеао- последний отсчет сигнала (коэффициент при старшей степени z). Но произведению в z-области соответствует свертка в координатной области, и при обратном преобразовании двучлены (z-ai) превращаются в двухточечные диполи {- ai,l}, а сигнал длиной N представляется сверткой (N-1) диполей: Пример. sk = {1.4464, -2.32, 3.37, -3,1}. S(z) = z4-3z3+3.37z2-2.32z+1.4464. а0 = 1. Корни полинома S(z): ai = 0.8+0.8J, а2 = 0.8-0.8J, а3 = 0.7+0.8J, а4 = 0.7-0.8J, S(z) = (z-0.8-0.8j)(z-0.8+0.8j)(z-0.7-0.8j)(z-0.7+0.8j). Корни полинома представлены на z-плоскости на рис. 8.3.1. Корни полинома комплексные и четыре двучлена в координатной области также будут комплексными. Но они являются сопряженными, и для получения вещественных функций следует перемножить сопряженные двучлены и получить биквадратные блоки: S(z) = (z2-1.4z+1.13)(z2-1.6z+1.28). При переходе в координатную область : Sk = {1.13, -1.4,1} * {1.28, -1.6, 1}. Таким образом, исходный сигнал разложен на свертку двух трехчленных сигналов (функций). Sk= а0{-а1,1}*{-а2,1}*{-азД}*... -1 -0J О 0J Rje Z. Рис. 8.3.1. Z-плоскость
Аналитическая форма z-образов Аналитическая форма z-образов существует для z-преобразований, если возможно свертывание степенного ряда в аналитическое выражение. Выше, в примерах z- преобразования, уже приводилось приведение к аналитической форме z-образов функции Хевисайда и экспоненциальной функции. Обратное z-преобразование Обратное z-преобразование в общем случае производится интегрированием по произвольному замкнутому контуру С, расположенному в области сходимости и окружающему все особые точки (нули и полюсы) z-образа: sk=(l/27tj) |S(z)zk+1 dz с Способом, удобным для практического применения, является разложение рациональных S(z) на простые дроби. С учетом линейности преобразования: N N S(z) = Z a„/(l-b„z) о Z a„(b„)k = sk. n = 1 n = 1 Пример. S(z) = l/(l-5z+6z2) = 3/(l-3z)-3/(l-2z) o> 3-3k -3-2k = s(k). При разложении функции S(z) по степеням z обратное z-преобразование не вызывает затруднений. 8.4. Дискретная свертка (конволюция) Свертка - основной процесс в цифровой обработке сигналов. Поэтому важно уметь эффективно ее вычислять. Уравнение дискретной свертки Уравнение дискретной свертки двух функций (сигналов) может быть получено непосредственно из интегрального уравнения свертки при замене интегрирования суммированием мгновенных значений функций с шагом At: y(kAt) = AtZn h(nAt) s(kAt-nAt). (8.4.1) При выполнении дискретной свертки мы имеем дело с цифровыми массивами, при этом шаг дискретизации для массивов по физическому аргументу свертки должен быть равным и принимается за 1, а в качестве аргумента используется нумерация отсчетов в массивах: y(k) =En h(n) s(k-n) =Zn hnsk_n= yk. (8.4.Г) y(k) = h(n) * s(k-n) = s(k) * h(n) = Sk * hn. Техника свертки Техника свертки приведена на рис. 8.4.1. Для вычисления свертки массив одной из функций (Sk~ входного сигнала) располагается по ходу возрастания номеров. Массив второй функции (hn - более короткой, оператор свертки), строится параллельно первому массиву в обратном порядке (по ходу уменьшения номеров, в режиме обратного времени) . Для вычисления yk значение ho располагается против Sk,
все значения Sk-n перемножаются с расположенными против них значениями hn и суммируются . Результаты суммирования являются выходным значением функции ук, после чего оператор hn сдвигается на один номер к вперед (или функция Sk сдвигается ему навстречу) и вычисление повторяется для номера к+1 и т.д. Л Sk-3 Sk-2 X h2 Sk-1 X Sk X к sk+i X Sk+3 -2- Л Ук- п = -1 Рис. 8.4.1. Техника дискретной свертки. В начальный момент свертки при вычислении значений ук оператор hn, построенный в режиме обратного времени, "зависает" для значений к-n при п>к против отсутствующих отсчетов входной функции. "Зависание" исключают либо заданием начальных условий - дополнительных отсчетов, чаще всего нулевых или равных первому отсчету входной функции, либо началом свертки с отсчета входной функцииk=пс соответствующим сокращением интервала выходной функции. Для операторов со значениями -п (вперед по времени) такой же момент может наступать и в конце входного массива. 2 Пример. Уравнение свертки: yk = X b„ Xk-n = b0 Хк + bi Xk-i + Ъг Хк-2. п= О Значения оператора Ьп: Ь0 = 5, bi = 3, Ъг = 2. Входной сигнал: Хк = {0,1,0,0,0}, начальные условия: х_„ = 0. Расчет выходного сигнала: у0 = 5х„ + 3x_i+ 2Х_2 = 5 • 0 + 3 • 0 + 2 • 0 = 0, yi = 5xi + Зх0 + 2x_i = 5-1 + 3- 0 + 2- 0 = 5, у2 = 5х2 + 3xi + 2х„ = 5 • 0 + 3 • 1 + 2 • 0 = 3, уз = 5х3 + Зх2 + 2xi = 5 • 0 + 3 • 0 + 2 • 1 = 2, у4 = 5x4 + Зх3 + 2х2 = 5 • 0 + 3 • 0 + 2 • 0 = 0, у5 = 5х5 + Зх4 + 2х3 = 5 • 0 + 3 • 0 + 2 • 0 = 0 Выходной сигнал: ук = {0, 5, 3, 2, 0} Заметим: свертка функции оператора с единичным входным сигналом представляет собой повторение функции оператора свертки на выходе. На рис. 8.4.2 приведен пример выполнения дискретной свертки каузальным (односторонним) и четным (симметричным, двусторонним) оператором одного и того же сигнала. Прямое вычисление свертки требует K-N умножений, где К - длина исходного сигнала, а N - длина ядра свертки. Как длина сигнала, так и длина ядра свертки может достигать нескольких тысяч точек, и число умножений становится огромным. Для дискретной свертки действительны все свойства и теоремы интегральной свертки. В частности, свертка функций в координатной области отображается произведением их спектров в частотной области, а умножение в координатной области эквивалентно свертке в частотной области. Это значит, что для выполне-
ния свертки двух сигналов можно перевести их в частотную область, перемножить их спектры, и перевести результат обратно во временную область, т.е. действовать по следующей схеме: s(k) <=> S(g>), h(n) <=> Н(ш), Y(co) = S(g>)-H(g>), Y(g>) <=> y(k). (mathcad) Дискретная свертка K:=80 k := 0.. К sk := 0.2-Gxp[-0.01 7 (к - 40)2] <= Сигнал N := 20 п := 0.. N хп := ехр(-0.2п) <= Заготовка оператора Каузальный оператор (односторонний) n N n .= <= Нормировка £h1 оператора y1k:=^ h1n-if(k -n< 0,srj,sk_n) <= Свертка => n = 0 0.2 У1к b 0.1 - GO 80 ^h1n = 1 J>=2.719 J>1k=2.719 n k k Симметричный оператор (двусторонний) N xn Eh2 := Xrj+ 2- ^ Xn h2n := <= Нормировка n = 1 оператора 0 n 20 y2k := h2n-sk +^ h2n-(if(k-n< 0, s0,sk_n)+if(k+n> K, s«, sk+n)) n = \ 0.2 l 0.1 A ^ // \'\ \\ i 4 fl * f 0 0 20 40 GO 80 k h20+2- N V h2n=1 n^i JVk= 2.719 k Рис. 8.4.2. Примеры выполнения дискретной свертки. С появлением алгоритмов БПФ, позволяющих быстро вычислять преобразования Фурье, вычисление свертки через частотную область стало широко использоваться. При значительных размерах сигналов и длины ядра свертки такой подход позволяет в сотни раз сократить время вычисления свертки. Выполнение произведения спектров может производиться только при одинаковой их длине, и оператор h(n) перед ДПФ необходимо дополнять нулями до размера функции s(к). Второй фактор, который следует принимать во внимание, это цикличность свертки при ее выполнении в спектральной области, обусловленная периодизацией дискретных функций. Перемножаемые спектры являются спектрами периодических функций, и результат на концевых интервалах может не совпадать с дискретной линейной сверткой, где условия продления интервалов (начальные условия) задаются, а не повторяют главный период. На рис. 8.4.3 приведены результаты свертки сигнала Sk, заданного на интервале к=(0-50), с функцией hn = аехр(-ап), а = 0.1. Свертка, выполненная через ДПФ, в левой части интервала резко отличается от линейной свертки. Характер искажения становится понятным, если дополнить главный интервал с левой стороны его периодическим продолжением (на рисунке показана часть левого бокового периода, свертка с которым заходит в главный период) . Для операторов hn со значениями п, вперед по положению, аналогичные искажения появятся и в правой части главного периода. Для устранения таких искажений сигнальная функция должна продлеваться нулями на размер оператора h(n), что исключит наложение боковых периодов главной трассы функции. При выполнении свертки через БПФ ощутимое повышение скорости вычислений по-
является только при большой длине функций и операторов (например, М>1000, N>100) . Следует также обращать внимание на разрядность результатов, т.к. перемножение чисел дает увеличение разрядности в 2 раза. При ограниченной разрядности числового представления с соответствующим округлением это может приводить к погрешностям суммирования. Рис. 8.4.3. Результаты двух видов свертки. В системах оперативной обработки данных часто возникает потребность вычислить свертку сигнала, поступающего на вход системы последовательными порциями (например, от датчиков скважинных приборов). В таких случаях применяется секционная свертка. Суть ее состоит в том, что каждая из этих частей сворачивается с ядром отдельно, а полученные части объединяются. Для объединения достаточно размещать их друг за другом с перекрытием в N-1 точку (N - длина ядра свертки), и производить суммирование в местах перекрытия. Литература 1. Бендат Дж. , Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. - М.: Мир, 1989. - 540 с. 2. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990.- 256 с. 3. Канасевич Э. Р. Анализ временных последовательностей в геофизике. - М. : Недра, 1985.- 300 с. 4. Никитин А.А. Теоретические основы обработки геофизической информации: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1986.- 342 с. 5. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов. - М. : Связь, 1979. - 416 с. 6. Рапопорт М. Б. Вычислительная техника в полевой геофизике: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1993.- 350 с.
ТЕМА 9. СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ И СИГНАЛЫ «Нет ничего более противного разуму и постоянству природы, чем случайность. Сам бог не может знать того, что произойдет случайно. Ибо если знает, то это определенно произойдет, а если определенно произойдет , то не случайно.» Марк Туллий Цицерон. Римский философ и политик, I в. до н.э. «Случайность противна разуму, но не природе. Для проверки теории случайных процессов боги и создали мир. Швыряться яблоками они уже перестали, со времен Ньютона здесь ничего нового не наблюдалось. Но арбузные корки продолжают подсовывать - фиксируется непредсказуемая и зачастую очень даже интересная реакция.» Рудольф Гавшин. Уральский геофизик, XX в. Введение Наряду с полезными информационными составляющими в реальных сигналах присутствуют помехи и шумы. К помехам обычно относят сигналы от других посторонних источников, "наводки" аппаратуры, влияние дестабилизирующих факторов на основной сигнал и т.п. Физическая природа помех, как правило, не случайна, и после соответствующего изучения может переводиться в разряд детерминированной помехи или исключаться из сигнала. К шумам относят случайные флуктуации сигнала, обусловленные природой его источника или устройств детектирования и формирования сигнала. При неизвестной природе помех они также могут относиться к числу случайных, если имеют случайное вероятностное распределение с нулевым средним значением и дельта-подобную функцию автокорреляции. Теория вероятностей рассматривает случайные величины и их характеристики в "статике". Задачи описания и изучения случайных сигналов "в динамике", как отображения случайных явлений, развивающихся во времени или по любой другой переменной, решает теория случайных процессов. В качестве универсальной координаты для распределения случайных величин по независимой переменной будем использовать, как правило, переменную "t" и трактовать ее, чисто для удобства, как временную координату. Распределения случайных величин во времени, а равно и сигналов их отображающих в любой математической форме, обычно называют случайными (или стохастическими) процессами. В технической литературе термины "случайный сигнал" и "случайный процесс" используются как синонимы. В отличие от детерминированных сигналов значения случайных сигналов в произвольные моменты времени не могут быть вычислены. Они могут быть только предсказаны в определенном диапазоне значений с определенной вероятностью, меньшей единицы. Количественные характеристики случайных сигналов, позволяющие производить их оценку и сравнение, называют статистическими. В процессе обработки и анализа физико-технических данных обычно приходится иметь дело с тремя типами сигналов, описываемых методами статистики. Во- первых, это информационные сигналы, отображающие физические процессы, вероятностные по своей природе, как, например, акты регистрации частиц ионизирующих
излучения при распаде радионуклидов. Во-вторых, информационные сигналы, зависимые от определенных параметров физических процессов или объектов, значения которых заранее неизвестны, и которые обычно подлежать определению по данным информационным сигналам. И, в-третьих, это шумы и помехи, хаотически изменяющиеся во времени, которые сопутствуют информационным сигналам, но, как правило, статистически независимы от них как по своим значениям, так и по изменениям во времени. При обработке таких сигналов обычно ставятся задачи: • обнаружение полезного сигнала, • оценка параметров сигнала, • выделение информационной части сигнала (очистка сигнала от шумов и помех) , • предсказание поведения сигнала на некотором последующем интервале (экстраполяция) . 9.1. Случайные процессы и функции Случайный процесс описывается статистическими характеристиками, называемыми моментами. Важнейшими характеристиками случайного процесса являются его стационарность, эргодичность и спектр мощности. Случайный процесс Случайный процесс в его математическом описании X(t) представляет собой функцию, которая отличается тем, что ее значения (действительные или комплексные) в произвольные моменты времени по координате t являются случайными. Строго с теоретических позиций, случайный процесс X(t) следует рассматривать как совокупность временных функций Xk(t), имеющих определенную общую статистическую закономерность . При регистрации случайного процесса на определенном временном интервале осуществляется фиксирование единичной реализации Xk(t) из бесчисленного числа возможных реализаций процесса X(t). Эта единичная реализация называется выборочной функцией случайного процесса X(t). Отдельная выборочная функция не характеризует процесс в целом, но при определенных условиях по ней могут быть выполнены оценки статистических характеристик процесса. Примеры выборочных функций модельного случайного процесса X(t) приведены на рис. 9.1.1. В дальнейшем при рассмотрении различных параметров и характеристик случайных процессов для сопровождающих примеров будем использовать данную модель процесса. Рис. 9.1.1. Выборочные функции случайного процесса. Функциональные характеристики случайного процесса С практической точки зрения выборочная функция является результатом отдель-
ного эксперимента, после которого данную реализацию Xk(t) можно считать детерминированной функцией. Сам случайный процесс в целом должен анализироваться с позиции бесконечной совокупности таких реализаций, образующих статистический ансамбль. Полной статистической характеристикой процесса является N-мерная плотность вероятностей p(xn; t„). Однако, как экспериментальное определение N- мерных плотностей вероятностей процессов, так и их использование в математическом анализе представляет значительные математические трудности. Поэтому на практике обычно ограничиваются одно- и двумерной плотностью вероятностей процессов . Допустим, что случайный процесс X(t) задан ансамблем реализаций {xi(t), X2(t),... Xk(t),...}. В произвольный момент времени ti зафиксируем значения всех реализаций {xi(ti), X2(ti),... Xk(ti),...}. Совокупность этих значений представляет собой случайную величину X(ti) и является одномерным сечением случайного процесса X(t). Примеры сечений случайного процесса X(t) по 100 выборкам Xk(t) (рис. 9.1.1) в точках ti и t2 приведены на рис. 9.1.2. 100 т(30) 0 т(б5) "™ 0 20 40 60 80 к Рис. 9.1.2. Сечения случайного процесса X(t). Одномерная функция распределения вероятностей Одномерная функция распределения вероятностей F(x, ti) определяет вероятность того, что в момент времени ti значение случайной величиныX(ti) не превысит значения х: F(x,t,) = P{X(t,)<x}. Очевидно, что в диапазоне значений вероятностей от 0 до 1 функция F(x, t) является неубывающей с предельными значениями F(-oo,t)=0 и F(oo,t)=l. При известной функции F(x,t) вероятность того, что значение X(ti) в выборках будет попадать в определенный интервал значений [а, Ь] определяется выражением: P{a<X(t,)< b} = F(b, ti) - F(a, t,). Одномерная плотность распределения вероятностей Одномерная плотность распределения вероятностей р(х, t) случайного процесса X(t) определяет вероятность того, что случайная величина x(t) лежит в интервале {х < x(t) < x+dx}. Она характеризует распределение вероятностей реализации случайной величины X(ti) в произвольный момент времени ti и представляет собой производную от функции распределения вероятностей: р(х, ti) = dF(x, ti)/dx. (9.1.1) Моменты времени ti являются сечениями случайного процесса X(t) по пространству
возможных состояний и плотность вероятностей р(х, ti) представляет собой плотность вероятностей случайных величин X(ti) данных сечений. Произведение р(х, ti)dx равно вероятности реализации случайной величины X(ti) в бесконечно малом интервале dx в окрестности значения х, откуда следует, что плотность вероятностей также является неотрицательной величиной. Рис. 9.1.3. Распределение вероятностей и плотность вероятностей сечения случайного процесса На рис. 9.1.3 приведены примеры распределения вероятностей и плотности вероятностей сечения случайного процесса X(t) в точке ti (рис. 9.1.1). Функции вероятностей определены по N=1000 выборок дискретной модели случайного процесса и сопоставлены с теоретическими распределениями при N —» оо. При известной функции плотности вероятностей вероятность реализации значения X(ti) в произвольном интервале значений [а, Ь] вычисляется по формуле: Гь P(a<X(ti)<b) = p(x,ti)dx. J а Функция плотности вероятностей должна быть нормирована к 1, т.к. случайная величина обязана принимать какое-либо значение из числа возможных, образующих полное пространство случайных величин: г* СО р(х, ti) dx =1. J —СО Плотность распределения вероятностей, соответственно, определяет функцию распределения вероятностей: F(x,ti) = [ р(х, ti) dx. J —со По известной плотности распределения вероятностей могут быть вычислены функции моментов случайного процесса, которые представляют собой математические ожидания соответствующих степеней (порядка) значений случайного процесса (начальные моменты) и значений флюктуационных составляющих процесса (центральные моменты, моменты относительно центров распределения случайных вели-
чин) : /• со M{x"(t)} = x"(t) р(х, t) dx, J —CO /• CO M0{x"(t)} = M{[x(t)-M{x(t)}]"} = [(x(t)- M{x(t)}]n p(x, t) dx, J —CO Функции моментов являются основными статистическими характеристиками случайного процесса. Они представляют собой неслучайные функции, но полностью и однозначно определяют случайный процесс, как и плотность распределения вероятностей, при определенном количестве порядков в зависимости от характера процесса. Минимальное число порядков, которое полностью определяет гауссово распределение плотности вероятностей, равно 2. В практике анализа случайных процессов используются, в основном, начальные моменты первого порядка и центральные моменты второго порядка. Математическое ожидание Математическое ожидание (mean value) является первым начальным моментом случайного процесса и представляет собой статистическое усреднение случайной величиныX(ti) в каком либо фиксированном сечении ti случайного процесса. Соответственно, полная функция математического ожидания является теоретической оценкой среднего взвешенного значения случайного процесса по временной оси: Математическое ожидание mx(t) представляет собой неслучайную составляющую случайного процесса X(t). На рис. 9.1.1. и 9.1.2 неслучайные составляющие m(t) модели случайного процесса X(t) выделены пунктиром и соответствуют выборкам N —» оо. Второй начальный момент Второй начальный момент случайного процесса определяет его среднюю мощность : Функция дисперсии Функция дисперсии (variance, function of a dispersion) случайного процесса. При анализе случайных процессов особый интерес представляет флуктуационная составляющая процесса, которая определяется разностью X(t)-mx(t). Функция дисперсии является теоретической оценкой среднего взвешенного значения разности X(t)- mx(t) , т. е. является вторым центральным моментом процесса, и определяет мощность его флуктуационной составляющей: (9.1.2) (9.1.3) Dx(t) = M{[X(t)-mx(t)]2} = M{X2(t)} - mx2(t) = f °° [x„(t)]2 p(x; t) dx, J -co (9.1.4) где Xo(t) = x(t)-mx(t). Функция среднего квадратического отклонения Функция среднего квадратического отклонения (standard deviation) служит амплитудной мерой разброса значений случайного процесса по временной оси относительно математического ожидания процесса:
Учитывая последнее выражение, дисперсия случайной величины обычно обозначается индексом а2. На рис. 9.1.4 приведен пример флюктуационной составляющей процесса X(t) (рис. 9.1.1) в одной из реализаций в сопоставлении со средним квадратическим отклонением ±а случайных величин от математического ожидания m(t). Рис. 9.1.4. Одномерные законы плотности распределения вероятностей случайных процессов не несут каких-либо характеристик связи между значениями случайных величин для различных значений аргументов. Двумерная плотность распределения вероятностей Двумерная плотность распределения вероятностей p(xi,ti? x2,t2) определяет вероятность совместной реализации значений случайных величин X(ti) и X(t2) в произвольные моменты времени ti и t2, что характеризует взаимосвязь случайного процесса в различные моменты времени и дает возможность определить характер изменения случайного процесса, т.е. динамику развития процесса во времени. Распределение описывает двумерную случайную величину {X(ti), X(tj)} в виде функции вероятности реализации случайной величины X(ti) в бесконечно малом интервале dxi в окрестностях xi в момент времени ti при условии, что в момент времени tj значение X(tj) будет реализовано в бесконечно малом интервале dxj в окрестностях Xj: p(xi,ti; x2,t2) = P{xi< x(ti)< xi+dxi n x2< x(t2) < x2+dx2 }. С помощью двумерной плотности распределения вероятностей можно определить корреляционные функции процесса. Корреляционные функции случайных процессов Характеристикой динамики изменения случайной величины X(ti) является корреляционная функция, которая описывает случайный процесс в целом: Rx(t,, tj) = M{X(ti) X(t2)}. Корреляционная функция представляет собой статистически усредненное произведение значений случайного процесса X(t) в моменты времени ti и tj по всем значениям временных осей ti и tj, а, следовательно, тоже является двумерной функцией. В терминах теории вероятностей корреляционная функция является вторым начальным моментом случайного процесса. На рис. 9.1.5 приведены примеры реализаций двух случайных процессов, кото-
рые характеризуются одной и той же функцией математического ожидания и дисперсии . Рис. 9.1.5. На рисунке видно, что хотя пространство состояний обоих процессов практически одно и то же, динамика развития процессов в реализациях существенно различается. Единичные реализации коррелированных процессов в произвольный момент времени могут быть такими же случайными, как и некоррелированных, а в пределе, во всех сечениях оба процесса могут иметь один и тот же закон распределения случайных величин. Однако динамика развития по координате t (или любой другой независимой переменной) единичной реализации коррелированного процесса по сравнению с некоррелированным является более плавной, а, следовательно, в коррелированном процессе имеется определенная связь между последовательными значениями случайных величин. Оценка степени статистической зависимости мгновенных значений какого-либо процесса X(t) в произвольные моменты времени ti и t2 и производится функцией корреляции. По всему пространству значений случайного процесса X(t) корреляционная функция определяется выражением: /•СО /• СО Rx(ti, tj) = x(ti)x(tj) p(xi,tj; Xi,tj) dxidxj, (9.1.6) J —CO J —CO При анализе случайных процессов второй момент времени tj удобно задавать величиной сдвига т относительно первого момента, который при этом может быть задан в виде координатной переменной: Rx(t, t+т) = M{X(t)X(t+x)}. (9.1.7) Функция, задаваемая этим выражением, обычно называется автокорреляционной функцией случайного процесса. Ковариационные функции Частным случаем корреляционной функции является функция автоковариации (ФАК), которая широко используется при анализе сигналов. Она представляет собой статистически усредненное произведение значений центрированной случайной функции X(t)-mx(t) в моменты времени ti и tj и характеризует флюктуационную составляющую процесса:
/•СО /• СО Kx(t,, tj) = (x(t,)-mx(t,)) (x(tj)-mx(tj)) p(x,,tj; x,,tj) dx, dxj; (9.1.8) J —CO J —CO В терминах теории вероятностей ковариационная функция является вторым центральным моментом случайного процесса. Для центрированных случайных процессов ФАК тождественна функции автокорреляции. При произвольных значениях тх ковариационные и корреляционные функции связаны соотношением: Kx(t, t+т) = Rx(t, t+т) - mx2(t). Нормированная функция автоковариации (функция корреляционных коэффициентов) : px(t,t+x) = Kx(t,t+T)/[a(t)a(t+T)]. (9.1.9) Функция корреляционных коэффициентов может принимать значения от +1 (полная статистическая корреляция случайных процессов на интервалах t и t+т) до -1 (полная статистическая противоположность процессов на этих интервалах). Попутно отметим, что в математической статистике, а также довольно часто и в технической литературе, эту функцию называют функцией корреляции. При т = 0 значение рх равно 1, а ФАК вырождается в дисперсию случайного процесса: Kx(t) = Dx(t). Отсюда следует, что для случайных процессов и функций основными характеристиками являются функции математического ожидания и корреляции (ковариации). Особой необходимости в отдельной функции дисперсии не имеется. Примеры реализаций двух различных случайных процессов и их нормированных ковариационных функций приведены на рис. 9.1.7. Рис. 9.1.7. Реализации и ковариационные функции случайных процессов. Свойства функций автоковариации и ав т окорреляции 1. Максимум функций наблюдается при т = 0. Это очевидно, т.к. при т = 0 вычисляется степень связи отсчетов с собой же, которая не может быть меньше связи разных отсчетов. Значение максимума функции корреляции равно средней мощности сигнала. 2. Функции автокорреляции и автоковариации являются четными: Rx(t) = Rx(-t). Последнее также очевидно: X(t)X(t+t) = X(t-t)X(t) при t = t-т. Говоря иначе, моменты двух случайных величин X(ti) и X(t2) не зависят от последовательности, в которой эти
величины рассматриваются, и соответственно симметричны относительно своих аргументов : Rx(ti, t2) = Rx(t2, ti). 3. При т => оозначения ФАК для сигналов, конечных по энергии, стремятся к нулю, что прямо следует из физического смысла ФАК. Это позволяет ограничивать длину ФАК определенным максимальным значением ттах _ радиусом корреляции, за пределами которого отсчеты можно считать независимыми. Интегральной характеристикой времени корреляции случайных величин обычно считают эффективный интервал корреляции, определяемый по формуле: /•СО /• СО Тк= |рх(т)| dx = (1/KX(0)) |Kx(x)|dT. (9.1.10) J —СО J —СО Отсчеты (сечения) случайных функций, отстоящие друг от друга на расстояние большее Тк, при инженерных расчетах считают некоррелированными. 4 . Если к случайной функции X(t) прибавить неслучайную функцию f(t), то ковариационная функция не изменяется. Обозначим новую случайную функцию как Y(t)=X(t)+f(t). Функция математического ожидания новой величины: y(t) = x(t) + f(t). Отсюда следует, что Y(t) -y(t) = X(t) -x(t), и соответственно Ky(ti,t2) = Kx(ti,i2). 5. Если случайную функцию X(t) умножить на неслучайную функцию f(t), то ее корреляционная функция Rx(ti,i2) умножится на f(ti)f(t2). Обоснование данного свойства проводится по методике, аналогичной предыдущему пункту. 6. При умножении функции случайного процесса на постоянное значение С значе- ния ФАК увеличиваются в С раз. Взаимные моменты случайных процессов Взаимные моменты случайных процессов второго порядка дают возможность оценить совместные свойства двух случайных процессов X(t) и Y(t) путем анализа произвольной пары выборочных функций xk(t) и yk(t). Мера связи между двумя случайными процессами X(t) и Y(t) также устанавливается корреляционными функциями, а именно - функциями взаимной корреляции и взаимной ковариации. В общем случае, для произвольных фиксированных моментов времени ti = t и i2 = t+т: RXY(t, t+т) = M{X(t)Y(t+x)}. (9.1.11) KXY(t, t+т) = M{(X(t)-mx(t))(Y(t+T)-my(t+T))}. (9.1.12) Взаимные функции являются произвольными функциями, не обладают свойствами четности или нечетности, и удовлетворяют следующим соотношениям: Rxy(-x) = Ryx(x), (9.1.13) |Rxy(T)|2<Rx(0)Ry(0). Если один из процессов центрированный, то имеет место Rxy(t) = Kxy(t). Нормированная взаимная ковариационная функция (коэффициент корреляции двух процессов) характеризует степень линейной зависимости между случайными процессами при данном сдвиге т одного процесса по отношению ко второму и определяется выражением: рху(т) = Кху(т)/(ахау). (9.1.14) Статистическая независимость случайных процессов Статистическая независимость случайных процессов определяет отсутствие связи между значениями двух случайных величин X и Y. Это означает, что плотность вероятности одной случайной величины не зависит от того, какие значения при-
нимает вторая случайная величина. Двумерная плотность вероятностей при этом должна представлять собой произведения одномерных плотностей вероятностей этих двух величин: р(х,у) = р(х) р(у). Это условие является обязательным условием статистической независимости случайных величин. В противном случае между случайными величинами может существовать определенная статистическая связь, как линейная, так и нелинейная. Мерой линейной статистической связи является коэффициент корреляции: rxy = [M{X-Y} - M{X}-M{Y}]/VD{X)D{Y}. Значения гху могут изменяться в пределах от -1 до +1. В частном случае, если случайные величины связаны линейным соотношением х=ау+Ь, коэффициент корреляции равен ±1 в зависимости от знака константыа.Случайные величины некоррели- рованы при гху=0, при этом из выражения для гху следует : M{XY} = M{X}M{Y}. Из статистической независимости величин следует их некоррелированность. Обратное не очевидно. Так, например, случайные величины x=cos ф и y=sin ф, где ф - случайная величина с равномерным распределением в интервале 0...2%,име ют нулевой ко - эффициент корреляции, и вместе с тем их зависимость очевидна. Классификация случайных процессов Случайные процессы различают по степени однородности их протекания во времени (по аргументу). Кроме моментов первого и второго порядка случайные процессы имеют моменты и более высоких порядков. По мере повышения порядка моментов вероятностная структура случайных процессов и их выборочных реализаций описывается все более детально. Однако практическая оценка этих моментов по выборкам ограничена, в основном, только стационарными случайными процессами. Стационарные процессы Процесс называют стационарным (более точно - слабо стационарным), если плотность вероятностей процесса не зависит от начала отсчета времени и если на интервале его существования выполняются условия постоянства математического ожидания и дисперсии, а корреляционная функция является функцией только разности аргументов т = t2-ti, т.е.: mx(ti) = mx(t2) = = const, (9.1.15) Dx(ti) = Dx(t2) = Dx= const, Rx(ti, ti+т) = Rx(t2-x, t2) = Rx(t) = Rx(-t), гх(т) = Rx(t)/Dx, rx(0) = 1, |гх(т)|< 1, гх(-т) = гх(т). Последние выражения свидетельствует о четности корреляционной (а равно и ковариационной) функции и функции корреляционных коэффициентов. Из него вытекает также еще одно свойство смешанных моментов стационарных процессов: |Rx(t)| < Rx(0), |Кх(т)| < Кх(0) = Dx. Чем медленнее по мере увеличения значений т убывают функции Rx(t) и гх(т), тем больше интервал корреляции случайного процесса, и тем медленнее изменяются во времени его реализации. Если от времени не зависят и моменты более высоких порядков (в частности, асимметрия и эксцесс), то такой процесс считается строго стационарным. В общем случае класс строго стационарных процессов входит в класс слабо стационарных. И только в случае гауссовых случайных процессов слабая стационарность автоматически влечет строгую, поскольку все характеристики этих процессов оп-
ределяются средним значением и корреляционной функцией. Стационарные случайные процессы наиболее часто встречаются при решении физических и технических задач. Теория стационарных случайных функций разработана наиболее полно. Случайные процессы, удовлетворяющие условиям стационарности на ограниченных, интересующих нас интервалах, также обычно рассматривают в классе стационарных и называют квазистационарными. Нестационарные процессы В общем случае значения функций математического ожидания, дисперсии и корреляции могут быть зависимыми от момента времени t, т.е. изменяться во времени. Такие процессы составляют класс нестационарных процессов. Эргодические процессы Строго корректно характеристики случайных процессов оцениваются путем усреднения по ансамблю реализаций в определенные моменты времени (по сечениям процессов). Но большинство стационарных случайных процессов обладает эргоди- ческим свойством. Сущность его заключается в том, что по одной достаточно длинной реализации процесса можно судить обо всех его статистических свойствах так же, как по любому количеству реализаций. Другими словами, закон распределения случайных величин в таком процессе может быть одним и тем же, как по сечению для ансамбля реализаций, так и по координате развития. Такие процессы получили название эргодических (ergodic). Для эргодических процессов имеет место: mx(t) = M{x(t)} = lim ^ fТ x(t) dt, (9.1.16) Dx(t) = M{x(t) - mx(t)]2} = lim j fT (x(t) - mx(t))2 dt, (9.1.17) Rx(t) = M{x(t)x(t+x)} = lim ^ fT x(t)x(t+x) dt. (9.1.18) Эргодичность является очень важным свойством случайных стационарных, и только стационарных процессов. Математическое ожидание эргодического случайного процесса равно постоянной составляющей любой его реализации, а дисперсия является мощностью его флюктуационной составляющей. Так как определение функций производится по ограниченным статистическим данным одной реализации и является только определенным приближением к соответствующим фактическим функциям процессов, целесообразно называть эти функции статистическими. Свойства эргодичности могут проявляться только по отношению к двум первым моментам случайного процесса, что вполне достаточно для использования соответствующих методик исследования процессов. Практическая проверка эргодичности процесса обычно производится проверкой выполнения условия Слуцкого: HmJ, fTK(T)dT = 0. (9.1.19) Если ковариационная функция процесса стремится к нулю при возрастании значения аргумента (т), то процесс относится к числу эргодических, по крайней мере, относительно моментов первого и второго порядков. По формулам (9.1.16-9.1.18) можно вычислить моменты и для детерминированных процессов. Например, для периодической функции f(t)=a sin cot автоковариационная функция описывается выражением: К(т) = (а2/2) cos cot. Соответственно, для произвольной периодической функции, представленной рядом Фурье (разложенной по рядам Фурье):
К(т) = (1/2) Z а„2 cos co„t. n = o Таким образом, автоковариационная функция периодической функции также является периодической функцией от аргумента т - величины временного сдвига. Пример. Случайная функция задана выражением Z(t)=X(t)+Y, где X(t) - стационарная эргодичная функция, Y - случайная величина, некоррелированная с X(t). Эргодична ли функция Z(t)? mz(t) = mz(x)+my, Kz(t) = Kx(x)+Dy. Функция Z(t) стационарна, но не эргодична, так как при т => оо имеет место Kz(t) ^Dy. 9.2. Функции спектральной плотности Каноническое разложение случайных функций Введем понятие простейшей случайной функции, которая определяется выражением: X(t) = X(p(t), (9.2.1) где X - обычная случайная величина, cp(t) - произвольная неслучайная функция. Математическое ожидание простейшей случайной функции: mx(t) = M{X<p(t)}= cp(t)M{X}= cp(t)mx, (9.2.2) где mx - математическое ожидание случайной величины X. При тх = 0 математическое ожидание mx(t) также равно нулю для всех t и функция (9.2.1) в этом случае называется элементарной случайной функцией. Ковариационная функция элементарной случайной функции определится выражением: Kx(ti,t2) = M{X(ti)X(t2)}= (p(ti)(p(t2)-M{X2}= <p(ti)<p(t2)-Dx. (9.2.3) где Dx - дисперсия случайной величины X. Центрированную случайную функцию °X(t) можно представить суммой взаимно некоррелированных элементарных случайных функций: м °X(t)=IX,-9,(t), (9.2.4) i = l Из взаимной некоррелированности элементарных случайных функций следует взаимная некоррелированность величин Xi. Математическое ожидание и ковариационная функция случайной функции X(t): м M{°X(t)}=M{IX,-<p,(t)}= 0. i= I Kx(ti,t2) = M{°X(ti)°X(t2)}= M{IXi-9i(ti)Xj-9J(t2)}= l9i(ti)9J(t2)M{XiXj}. 1 j i.j В силу взаимной некоррелированности парных значений XiXj имеет место M{XiXj}= 0 при i Ф j, и все члены суммы в последнем выражении равны нулю, за исключением значений при i = j, для которых M{XiXj}= M{Xi }= Di. Отсюда: м Kx(ti,t2) = Z (pi(ti)(p,(t2)D,. (9.2.5) i=i Произвольная нецентрированная случайная функция соответственно может быть представлена в виде
м X(t) = mx(t) + °X(t) = mx(t) + Z X,-<p,(t), (9.2.6) i = i с математическим ожиданием mx(t) и с той же самой ковариационной функцией (9.2.5) в силу свойств ковариационных функций, где °X(t) - флюктуационная составляющая случайной функции X(t). Выражение (9.2.6) и является каноническим разложением функции X(t). Случайные величины X, называются коэффициентами разложения, функции ф! - координатными функциями разложения. При ti = t2 из (9.2.5) получаем функцию дисперсии случайной функции X(t): м Dx(t)=Z [cpi(t)]2D,. (9.2.7) i = i Таким образом, зная каноническое разложение (9.2.6) функции X(t), можно сразу определить каноническое разложение (9.2.5) ее ковариационной функции, и наоборот . Канонические разложения удобны для выполнения различных операций над случайными функциями. Это объясняется тем, что в разложении зависимость функции от аргумента t выражается через неслучайные функции cpi(t), а соответственно операции над функцией X(t) сводятся к соответствующим операциям математического анализа над координатными функциями cpi(t). В качестве координатных функций разложения, как и при анализе детерминированных сигналов, обычно используются гармонические синус-косинусные функции, а в общем случае комплексные экспоненциальные функции exp(jcot). С учетом последнего предварительно рассмотрим особенности представления случайных функций в комплексной форме. Комплексные случайные функции В общем случае случайный процесс может описываться комплексной случайной функцией: Z(t) = X(t) + jY(t), (9.2.8) где X(t) и Y(t) - действительные случайные функции. Соответственно, математическое ожидание комплексной функции: mz(t) = mx(t)+j my(t). (9.2.9) Заметим, что комплексное представление случайных функций не более чем удобная для анализа математическая форма их отображения, которая, с использованием выражений Эйлера, всегда может быть переведена в форму вещественных функций. Функции дисперсии, корреляции и ковариации должны представлять собой однозначные и неслучайные вещественные характеристики случайных процессов и функций, независимо от формы их математического представления. Это условие будет выполняться при использовании в выражениях моментов второго порядка операций умножения комплексных функций с комплексно сопряженными функциями. Так, выражение для вычисления корреляционной функции имеет следующий вид: Rz(tbt2) = M{Z(ti)-Z*(t2)}= M{[X(t1)+jY(t1)][X(t2)-jY(t2)]}= = M{X(ti)X(t2)+Y(ti)Y(t2)+j[Y(ti)X(t2)-X(ti)Y(t2)]} = = Rx(ti,t2) + Ry(ti,t2) + j [Ryx(ti,t2) - Rxy(ti,t2)]. (9.2.10) Если действительные и мнимые части комплексной функции некоррелированы, то Ryx = Rxy = 0 и последний член выражения (9.2.10) также равен нулю. Аналогичное выражение имеет место и для ковариационной функции. При ti = t2 = t для функции дисперсии комплексной случайной величины имеем: Dz(t) = M{|Z(t)-mz(t)|2} = Dx(t) + Dy(t), (9.2.11) Все приведенные выражения в общем случае могут использоваться для любых комплексных случайных функций с любым физическим смыслом переменной t.
Финитное преобразование Фурье По аналогии с функциями детерминированных сигналов, отдельно взятая на интервале 0-Т реализация Xk(t) стационарного случайного процесса °X(t) может быть представлена в виде ряда Фурье: 00 xk(t) = Z Vx,k(co,) exp(jco,t), (9.2.12) i = -0o Vx,k(co,) = (1/T) fT xk(t) exp(-jcoit) dt, (9.2.13) J 0 или, в односторонней тригонометрической форме: 00 xk(t) = Ax,k(0) + 2 Z (Ax,k(co,) cos(co,t) + Bx,k(co,) sin(co,t)), (9.2.12') i=i Ах,к(ю,) = (1/T) fT xk(t) cos(coit) dt, (9.2.13') J 0 Bx,k(coO = (1/T) fT xk(t) sin(coit) dt. (9.2.13") J 0 где C0i = i-Aco - частоты спектра, Aco = 2%ГТ - шаг по частоте. Выражения (9.2.13) обычно называют спектральными характеристиками реализаций. Из сравнения выражений (9.2.4) и (9.2.12) нетрудно сделать заключение, что выражения (9.2.12) относится к числу канонических разложений случайных функций, при этом спектральная характеристика Vx,k(co), а равно и ее составляющие Ах,к(со) и Вх,к(со), также являются случайными функциями частоты - единичными реализациями случайных функций Vx(co), Ах(со) и Вх(со). Соответственно, и частотное распределение амплитуд и фаз составляющих гармонических колебаний случайного процесса °X(t) представляет собой случайные функции с соответствующими неслучайными функциями дисперсий. Если функция X(t) является дискретной последовательностью случайных величин °X(nAt) в интервале по п от 0 до N, то, как это и положено для дискретных преобразований Фурье, расчет спектральных характеристик выполняется в Главном частотном диапазоне (до частоты Найквиста con = 7i/At) , с заменой в выражениях (9.2.13) интегрирования на суммирование по п и с соответствующим изменением пределов суммирования в выражениях (9.2.12). Данное пояснение сохраняется и на все дальнейшие выкладки. Спектральные характеристики единичных реализаций случайных процессов интереса , как правило, не представляют, и на практике используются довольно редко. Спектральная характеристика случайной функции X(t), как ансамбля реализаций, может быть определена осреднением функций (9.2.12-13) по реализациям, в результате которого мы получим те же самые функции (9.2.12-13), только без индексов к. При этом, в силу центрированности стационарной случайной функции X(t), мы должны иметь : 00 M{X(t)} = Z M{Vx(co,)} exp(jco,t) = 0, (9.2.14) i = -co Последнее будет выполняться при условии M{Vx(cOi)} = 0, т.е. математическое ожидание значений спектральной характеристики центрированного стационарного случайного процесса должно быть равно нулю на всех частотах. Другими словами, спектральной характеристики центрированного стационарного случайного процесса не существует. Существуют только спектральные характеристики его отдельных реализаций, которые и используются, например, для моделирования этих реализаций . Для произвольных нецентрированных случайных процессов X(t), при записи последних в форме X(t) = mx(t) + °X(t), будем соответственно иметь преобразование Фурье: mx(t) + °X(t) О щх(со) + Vx(co) = mx(co),
т.е., по существу, функцию спектра (или спектральной плотности) неслучайной функции математического ожидания случайного процесса, естественно, в пределах той точности, которую может обеспечить выборочный ансамбль реализаций. Это лишний раз подтверждает отсутствие в спектрах случайных процессов какой-либо информации о флюктуационной составляющей процессов, и говорит о том, что фазы спектральных составляющих в реализациях процесса являются случайными и независимыми . С учетом вышеизложенного, под спектрами случайных процессов (или спектральной плотностью при интегральном преобразовании Фурье) повсеместно понимается не преобразования Фурье собственно случайных функций, а преобразования Фурье функций мощности случайных процессов, поскольку функции мощности не зависят от соотношения фаз спектральных составляющих процессов. Спектры мощности Спектры мощности случайных функций определяются аналогично спектрам мощности детерминированных сигналов . Средняя мощность случайного процесса X(t), зарегистрированного в процессе одной реализации на интервале 0-Т, с использованием равенства Парсеваля может быть вычислена по формуле: WT = fТ [x2(t)/T] dt = f ^ [|XT(f)|2/T] df, Jo J -00 где X(f) - спектральная плотность единичной реализации x(t). При увеличении интервала Т энергия процесса на интервале неограниченно нарастает, а средняя мощность стремится к определенному пределу: W = P [lim! lxT(0|2]df, J -оо T—>со А где подынтегральная функция представляет собой спектральную плотность мощности данной реализации случайного процесса: W(f) = lim! 1хт(0|2- (9.2.15) Т—><х J- Очень часто это выражение называют просто спектром мощности. Плотность мощности является вещественной, неотрицательной и четной функцией частоты. В общем случае, плотность мощности необходимо усреднять по множеству реализаций, но для эргодических процессов допустимо усреднение по одной достаточно длительной реализации. Теорема Винера-Хинчина Рассмотрим сигнал q(t), представляющий собой одну реализацию случайного стационарного эргодического процесса длительностью Т. Для сигнала q(t) может быть определен спектр Q(co). Если сдвинуть на т реализацию процесса, то получим спектр Q(co)exp(jcot). Для вещественных сигналов Q(co) = Q*(co) равенство Парсеваля по энергии взаимодействия двух сигналов /•СО /• СО x(t)y*(t)dt= X(f)Y*(f)df (9.2.16) J —СО J —СО может быть записано в следующей форме: /•СО /• СО q(t)q(t+x) dt = (1/2тс) Q(co)Q*(co) exp(jcox) dco. (9.2.17) J —CO J —CO Поделим обе части данного равенства на Т и перейдем к пределу при Т => оо, при этом в его левой части мы увидим выражение для функции корреляции, а в правой части - преобразование Фурье спектра мощности сигнала:
lim 1 fT q(t)q(t+x) dt = lim f °° |Q(co)|2 expGcox) dco, (9.2.18) /• co R(t) = (1/2ti) W(co) expGcox) dco. (9.2.19) J -co Отсюда следует, что корреляционная функция случайного стационарного эргоди- ческого процесса представляет собой обратное преобразование Фурье его спектра мощности. Соответственно, для спектра мощности случайного процесса имеем прямое преобразование Фурье: /• со W(co) = R(t) exp(-jcox) dx. (9.2.20) J —со В этом состоит суть теоремы Винера-Хинчина. Функции W(co) и R(t) являются вещественными и четными, а соответственно в тригонометрической форме: /•со /• со R(t) = 2 W(f)cos(27cfT) df, W(f) = 2 R(T)cos(27cfr) dx. Jo Jo Спектр ковариационных функций Так как ковариационные функции стационарных процессов являются частным случаем корреляционных функций, то эти выражения действительны и для ФАК, а, следовательно, преобразования Фурье ковариационных функций, являются спектрами мощности флюктуирующей составляющей процессов. С этих позиций дисперсия случайных процессов представляет собой среднюю мощность его флюктуации К(т=0) = а2 = (1/2тс) fШ W(co) dco, J —со т.е., равна суммарной мощности всех его частотных составляющих процессов. При представлении ковариационной функции на интервале 0-Т, шаг по спектру функции с учетом четности ковариационной функции устанавливается равным Лео = л/Г, C0i = i-Aco, а спектр определяется обычно непосредственно по косинусам в односторонней форме: 00 Кх(т) = Dx(0)/2 + Z Dx(coO cos(cOiT), (9.2.21) i = l • т Dx(coO = (2/T) f Кх(т) cos(cOiT) dx, (9.2.22) J 0 где Dx(cOi) в соответствии с (9.2.5) - дисперсии случайных величин Vx(cOi), а равно и Ax(cOi) и Bx(cOi), в разложениях (9.2.12). В комплексной форме, как обычно: 00 Кх(т) = Z Dx(co,) exp(jco,T), (9.2.23) Dx(co,) = (2/T) fT Кх(т) exp(-jco,T) dx, (9.2.24) J 0 Спектры ковариационных функций всегда ограничены (D(co) ^ оо) и неотрицательны (D(co) > 0), при двустороннем представлении всегда четные (D(-co) = D(co)). Пример спектров в одно- и двустороннем представлении приведен на рис. 9.2.1. Дисперсия стационарного случайного процесса X(t) может определяться по формуле (9.2.23) прит = 0: оо Dx= Z Dx(co,), (9.2.25) i = -co т.е. дисперсия стационарного случайного процесса равна сумме дисперсий всех случайных гармоник ее спектрального разложения.
Рис. 9.2.1. Спектры случайных функций. Эффективная ширина спектра мощности Эффективная ширина спектра мощности является обобщенной характеристикой спектра случайного процесса и определяется по формуле: Bk = AcoDx/Dmax, (9.2.26) где Dmax .максимальное значение функции Dx(co±) . Отметим, что ширина спектра является практической характеристикой случайного процесса, и вычисляется, как правило, для реальных частот по одностороннему спектру процесса. При использовании предельного перехода Т => оо и соответственно интегралов Фурье в выражениях (9.2.23), двусторонние функции дисперсий D(co±) заменяются функциями S(co) , а односторонние - функциями G(co) , которые называют соответственно дву- и односторонними функциями спектральной плотности случайных процессов . Такое же индексирование в научно-технической литературе применяют и для спектров корреляционных функций, а зачастую и для дискретных преобразований ковариационных функций вместо D(co±), хотя последнее применительно к ковариационным функциям более точно отражает физическую сущность величин. Но оно может считаться вполне приемлемым для сохранения общности математических описаний . Эффективная ширина спектра для функций спектральной плотности случайных процессов: /•со /• со Bk= Gx(Odf/Gx(f)max= Sx(f)df/Sx(f)max = Kx(0)/Sx(f)max. (9.2.27) Jo Jo Соотношение неопределенности Соотношение неопределенности связывает эффективную ширину спектра Вк с эффективным интервалом ковариации Тк. Для его определения найдем произведение BkTk случайного процесса с использованием формул (9.1.10) и (9.2.27): /• со BkTk = 2 |Kx(x)|dT /Sx(f)max. (9.2.28) J О Оценка этого произведения и приводит к соотношению неопределенности: BkTk > 1/2. (9.2.29) Следовательно, с уменьшением эффективной ширины спектра увеличивается эффективный интервал ковариации случайного процесса, и наоборот. Взаимные спектральные функции Статистическая связь двух случайных процессов X(t) и Y(t) оценивается по функ-
циям взаимной ковариации Кху(т) или Кух(т). Функции взаимной ковариации в общем случае являются произвольными, и соответственно функции взаимного спектра представляют собой комплексные выражения: т Sxy(co,) = (1/Т) { Кху(т) exp(-jco,T) dx, (9.2.30) о при этом: Sxy(-co) = Sxy*(co) = Syx(co). Квадратурным аналогом нормированной взаимной ковариационной функции или функции коэффициентов ковариации двух процессов (9.1.14) в спектральной области является функция когерентности, которая определяется выражением: уху2(со) = |Sxy(co)|2/(Sx(co)Sy(co)), (9.2.31) и для любых со удовлетворяет неравенствам 0 < уху2(со) < 1 Функция когерентности обычно используется при анализе линейных систем преобразования входной функции X(t) в выходную функцию Y(t) (рассмотрено ниже). В заключение данного раздела еще раз отметим, что спектральные плотности случайных процессов и спектры плотности мощности, это одно и то же понятие. Оба термина используются достаточно широко в научно-технической литературе. Учитывая то обстоятельство, что понятие мощности по своему смыслу больше связано с энергетическими понятиями, а понятие спектральной плотности - с анализом сигналов и систем, при дальнейшем рассмотрении случайных сигналов и процессов будем использовать, в основном, понятие спектральной плотности или (для дискретных величин) спектров случайных сигналов и процессов. 9.3. Преобразования случайных функций Системы преобразования случайных функций Пусть имеется система преобразования с одним входом, на который поступает (подается) входная случайная функция X(t) - функция воздействия или возбуждения, и с одним выходом, с которого снимается выходная функция Z(t) - отклик или выходная реакция системы. Система осуществляет преобразование X(t) => Z(t) и описывается определенным системным оператором трансформации Т - функцией, алгоритмом, набором правил преобразования входного сигнала в выходной. Обозначение операции преобразования: Z(t) = T[X(t)]. Символическое и полное отображение операции преобразования: /• со z(t) = п(т> x(t-x) = h(x) x(t-x) dx. J 0 где h(t) - математическая функция импульсного отклика системы на единичное входное воздействие. Импульсный отклик определяет соответствующую частотную передаточную характеристику системы: h(t) <=> Н(со). Для неслучайных (детерминированных) входных сигналов соотношение между выходными и входными сигналами всегда однозначно задается системным оператором. В случае реализации на входе системы случайного входного процесса (случайного сигнала) тоже существует однозначное соответствие процессов на выходе и входе системы, однако при этом одновременно происходит изменение статистических характеристик выходного сигнала (математического ожидания, дисперсии, ковариационной функции и пр.). Линейные и нелинейные системы составляют два основных класса систем обработки сигналов. Термин линейности означает, что система преобразования сигна-
лов должна иметь произвольную, но в обязательном порядке линейную связь между входным сигналом (возбуждением) и выходным сигналом (откликом). В нелинейных системах связь между входным и выходным сигналом определяется произвольным нелинейным законом. Основные системные операции линейных систем, из которых могут быть сформированы любые линейные операторы преобразования, это операции скалярного умножения , сдвига и сложения сигналов: s(t) = с х a(t), s(t) = a(t-At), s(t) = a(t)+b(t). Для нелинейных систем выделим важный тип безынерционных операций нелинейной трансформации сигнала, результаты которой зависят только от его входных значений. К ним относятся, например, операции квадратирования и логарифмирования сигнала: y(t)=[s(t)]2,y(t) = log[s(t)]. Система считается линейной, если ее реакция на входные сигналы аддитивна (выполняется принцип суперпозиции сигналов) и однородна (выполняется принцип пропорционального подобия). Другими словами, отклик линейной системы на взвешенную сумму входных сигналов должен быть равен взвешенной сумме откликов на отдельные входные сигналы независимо от их количества и для любых весовых коэффициентов, в том числе комплексных. Линейные системы могут быть неоднородными, если они осуществляют какое-либо линейное преобразование с прибавлением (вычитанием) заданной функции, т.е. операцию вида Z(t) = T[X(t)] = TG[X(t)] + f(t). Двухвходовая система описывается системным оператором Т,который связывает два входных воздействия, соответственно X(t)и Y(t), с выходной реакцией Z(t). Система считается линейной, если принципы аддитивности и однородности выполняются для обоих входов. Двухвходовая система может применяться, например, для суммирования двух случайных процессов с разными коэффициентами усиления их значений . Z(t) = Т[а (X!(t)+X2(t)), b(Y!(t)+Y2(t))] = a-Tp^t)/^)] + b-T[X2(t),Y2(t)]. Связь выходных статистических функций с входными Для одновходовых систем при выполнении линейного преобразования Z(t) = T[X(t)] обычно ставится задача определения характеристик распределения Z(t) по известным характеристикам X(t). Математическое ожидание выходного сигнала: mz(t) = M{Z(t)} = M{T[X(t)]}. Из теории линейных систем: линейный оператор можно выносить за знак математического ожидания. Отсюда следует: mz(t) = T[M{X(t)}] = T[mx(t)], (9.3.1) т.е. для определения функции математического ожидания выходного сигнала Z(t) достаточно выполнить преобразование тем же системным оператором функции математического ожидания входного сигнала X(t): mz(t) = h(x)» mx(t-t). (9.3.2) Корреляционная функция выходного сигнала: Rz(ti,t2) = M{Z(ti)Z(t2)}= M{T![X(ti)] T2[X(t2)]}, где Ti и T2 - один и тот же оператор Т по переменным соответственно ti и t2, что позволяет вынести его за знак математического ожидания, сохраняя переменные:
Rz(ti,t2) = Т^МЩда^)}] =T1T2[Rx(ti,t2)], (9.3.3) т.е. при известной функции корреляции входного сигнала функция корреляции выходного сигнала находится двойным преобразованием тем же оператором по двум аргументам. При определении функции Rz(t) следует учесть порядок преобразования. Для произведения выходных сигналов z(t) и z(t+t) линейной системы можно записать : /•СО /• СО z(t)z(t+x)= h(a)h(p) x(t-a) x(t+x-p) da dp. Jo Jo Если взять математические ожидания от обеих частей этого равенства, то, с учетом соотношения в подынтегральном выражении M{x(t-a) x(t+x-p)} = -Rx(t-a-t-x+p) = Rx(x+a-p), получим: /•CO /• СО Rz(t) = h(a)h(p) Rx(x+a-p) da dp = Rx(t)» h(x+a)» h(x-p). (9.3.4) Jo Jo Таким образом, функция корреляции выходного сигнала равна функции корреляции входного сигнала, свернутой дважды, в прямом и обратном направлении, с импульсным откликом системы, что сохраняет четность корреляционной функции выходного сигнала. Аналогичное заключение действительно и для ковариационных функций. Заметим, что для свертки импульсных откликов, производя заменут~Р = t,мы имеем равенство: h(x+a)» h(x-p) = h(t+a+p) • h(t) = h(t) • h(t+y) = Rh(t), где Rh(t) - функция корреляции импульсного отклика системы. Отсюда: Rz(t) = Rx(t)» Rh(x). (9.3.5) т.е. функция корреляции выходного сигнала равна свертке функции корреляции входного сигнала с функцией корреляции импульсного отклика системы. Это означает появление в случайном сигнале на выходе системы определенной ковариационной зависимости, вызванной инерционностью системы, причем радиус ковариации выходного сигнала обратно пропорционален верхней частоте, пропускаемой системой . Функции взаимной корреляции входного и выходного сигналов определяются аналогично : Rzx(ti,t2) = Ti[Rx(tbt2)], Rxz(ti,t2) = T2[Rx(tbt2)]. (9.3.6) Для функции Rxz входного и выходного сигналов имеем: /•СО /• СО /• СО x(t)z(t+x) dx = h(a) x(t) x(t+x-a) da dx. Jo J 0 J 0 /• CO Rxz(t) = h(a) Rx(x-a) da = Rx(t)» h(x-a). (9.3.7) J 0 т.е. функция взаимной корреляции входного и выходного сигналов равна свертке функции корреляции входного сигнала с функцией импульсного отклика системы. Другая взаимно корреляционная функция Ryx может быть получена из соотношения: Rzx(t) = Rxz(-t) = Rx(t)» h(x+a). (9.3.8) Отметим, что для статистически независимых случайных величин при одностороннем импульсном отклике h(t) = 0 при т<0 функция Rxz(t) также является односторонней, и равна 0 при т<0, а функция Rzx соответственно равна 0 при т>0. Спектральные соотношения, которые характеризуют систему в целом по отношению к преобразованию случайных сигналов, это соотношения спектральных плотностей случайных сигналов (спектров мощности) на входе и выходе. Применяя преобразование Фурье к выражениям (9.3.5), для спектра мощности
выходного сигнала получаем: Sz(f) = Sx(f) |H(f)|2. (9.3.9) Спектр мощности случайного сигнала на выходе системы равен спектру мощности входного сигнала, умноженному на квадрат модуля частотной характеристики фильтра. С учетом четности ковариационных функций спектр мощности выходного сигнала также является четной действительной функцией и содержит только амплитудную характеристику системы. Аналогично, для взаимного спектра мощности сигналов на основе выражений (9.3.7-8) имеем: Sxz(f) = Sx(f) H(f), Szx(f) = Sx(f) H(-f). (9.3.10) Взаимный спектр сигналов при одностороннем импульсном отклике является комплексным, и содержит как амплитудную, так и фазовую характеристику системы. Отметим, что с использованием выражения (9.3.10) можно производить определение частотной характеристики и импульсного отклика системы: H(f) = Sxz/Sx о h(t). Дисперсия выходного сигнала может быть определена с использованием формул (9.3.4, 9) по функциям ковариации: -> с00 -> г00 -> -> г00 -> gZ2=KZ(0)=[ Sx(0|H(0|2df=Kx(0)[ h2(t)dt = gx2[ h2(t)dt, (9.3.11) J -oo JO Jo Если сигнал нецентрированный и значение дисперсии входного сигнала неизвестно, то по аналогичным формулам вычисляется сначала средний квадрат выходного сигнала или так называемая средняя мощность сигнала: z2 = z2(t) = Rz(0) = х2 h2(t) dt = Sx(f) |H(f)| df. (9.3.12) Jo Jo Средняя мощность выходного сигнала равна средней мощности входного сигнала, умноженной на квадрат площади импульсной реакции системы (для цифровых систем - сумму квадратов коэффициентов импульсного отклика). Для центрированных случайных сигналов средняя мощность равна дисперсии сигналов. Для нецентрирован- ных выходных сигналов: az2= z2- z2 = (x2-x2) f"h2(t)dt. (9.3.13) J о Функция когерентности дает оценку точности принятой линейной модели системы. Когерентность входного и выходного сигналов системы оценивается по формуле : Yxz2(f) = |Sxz(f)|2/[Sx(f)Sz(f)]. (9.3.14) Если функции Sx(f) и Sz(f) отличны от нуля и не содержат дельта-функций, то для всех частот f значения функции когерентности заключены в интервале: 0<yxz2(f)<l. Для исключения дельта-функций на нулевой частоте определение функции когерентности производится по центрированным сигналам. Для линейных систем с постоянными параметрами функция когерентности равна 1, в чем нетрудно убедиться, если в формулу (9.3.14) подставить выражения Sxz и Sz, о пределе ннье через Sx в формулах (9.3.9-10). Для совершенно не связанных сигналов функция когерентности равна нулю. Промежуточные между 0 и 1 значения могут соответствовать трем ситуациям: 1. Система осуществляет преобразование x(t) => z(t), но в измерениях этих сигналов или одного из них присутствует внешний шум. Так, например, в сигналах, зарегистрированных с ограничением по разрядности, появляется шум квантования (округления значений). 2. Система не является строго линейной. Это может наблюдаться, например, при определенном ограничении по разрядности вычислений в цифровых систе-
мах, при накоплении ошибки в рекурсивных системах и т.п. 3. Выходной сигнал z(t) помимо x(t) зависит еще от каких-то входных или внутренних системных процессов. Величина l-yxz (f) задает долю среднего квадрата сигнала z(t) на частоте f, не связанную с сигналом x(t). Аналогично можно вычислить функцию когерентности двух реализаций x(t) и y(t). Значения функции будут указывать на степень линейной зависимости одной реализации от другой, хотя это и не означает обязательности наличия какой-либо причинно-следственной связи между реализациями. Функция когерентности уху сохраняется при точных однотипных линейных преобразованиях функций x(t) и y(t), что позволяет производить ее определение без измерения самих величин x(t) и y(t). Преобразования случайных функций Сложение случайных функций При сложении случайных функций, в общем случае, с произвольными постоянными коэффициентами а и Ь, и образовании случайной функции суммы Z(t) = a-X(t) + b-Y(t), функция математического ожидания процесса Z(t): mz(t)= M{Z(t)}= M{aX(t)+bY(t)}= a M{X(t)}+b M{Y(t)}= a mx(t)+b my(t). (9.3.15) Корреляционная функция суммы вычисляется аналогично, и равна: Rz(ti,ti) = M{Z(ti)Z(t2)}= M{[aX(ti)+bY(ti)][aX(t2)+bY(t2)]}= = M{a2X(ti)X(t2)+b2Y(ti)Y(t2)+ ab[X(ti)Y(t2)+Y(ti)X(t2)]} = = a2Rx(ti,t2)+b2Ry(ti,t2)+ab [Rxy(ti,t2)+Ryx(ti,t2)]. (9.3.16) Для некоррелированных функций X(t) и Y(t) функции взаимной корреляции Rxy и Ryx обнуляются. Аналогичную форму записи имеют и ковариационные функции (как частный случай корреляционных функций при центрировании случайных процессов). Выражения легко обобщаются на сумму любого числа случайных функций. В частности , для корреляционной функции стационарной случайной функции Z(t) = X aiXi(t) при t2-ti = т имеем: Rz(t) = X a,2Rxi(t) +11 a,ajRxixj(t). (9.3.16') При сложении случайной функции X(t) с неслучайной функцией y(t) математическое ожидание и корреляционная функция суммы Z(t)=X(t)+y(t) равны: mz(t) = mx(t) + y(t), Rz(ti,t2) = Rx(ti,t2). (9.3.17) При сложении случайной функции X(t) с некоррелированной случайной величиной Y математическое ожидание и корреляционная функция суммы Z(t)=X(t)+Y: mz(t) = mx(t) + my, Rz(tbt2) = Rx(ti,t2) + By (9.3.18) Произведение случайной и неслучайной функций X(t) и f(t). Математическое ожидание и корреляционная функция выходного сигнала: mz(t) = M{Z(t)}= M{f(t) X(t)}= f(t) M{X(t)}= f(t) mx(t). (9.3.19) Rz(tbt2)=M{f(ti)X(ti) f(t2)X(t2)}= f(ti)f(t2)M{X(ti)X(t2)}= = f(ti)f(t2) Rx(ti,t2). (9.3.20) Если f(t) = const = С и Z(t) = C-X(t), то соответственно имеем: mz(t) = С mx(t), Rz(tbt2) = C2 Rx(tbt2). (9.3.21)
Производная от случайной функции Z(t) = dX(t)/dt Если функция X(t) является непрерывной и дифференцируемой, то математическое ожидание производной: mz(t) = M{Z(t)} = M{dX(t)/dt} = d(M{X(t)})/dt = dmx(t)/dt, (9.3.22) т.е. математическое ожидание производной от случайной функции равно производной от ее математического ожидания. Для корреляционной функции имеем: Rz(ti,t2) = M{(dX(ti)/dti)(dX(t2)/dt2)}=^r M{X(ti)X(t2)}=^r Rx(ti,t2), (9.3.23) т.е. корреляционная функция производной случайной функции равна второй смешанной частной производной от корреляционной функции исходной случайной функции . Интеграл от случайной функции Z(t) = [ X(v)dv J о mz(t) = M{Z(t)} = M{ f' X(v)dv} = f' M{X(v)}dv = f mx(v)dv, (9.3.24) Jo Jo Jo т.е. математическое ожидание интеграла от случайной функции равно интегралу от ее математического ожидания. Для корреляционной функции имеем: Rz(ti,t2) = М{ f X(ti)dti f X(t2)dt2} = М{ f f X(ti)X(t2)dtidt2} = Jo Jo JoJo = f f' M{X(ti)X(t2)}dtidt2 = f f' Rx(tbt2)dtidt2, (9.3.25) Jo Jo Jo Jo т.е. корреляционная функция интеграла от случайной функции равна двойному интегралу от корреляционной функции исходной случайной функции. Преобразования стационарных случайных функций Преобразования стационарных случайных функций выполняются по вышеприведенным формулам и дают следующие результаты (вместо корреляционных функций приводятся ковариационные функции, которые обычно используются на практике). Математическое ожидание выходного сигнала Z(t) входной стационарной случайной функции X(t) по (9.3.2): /• со in, = h(t) inх = I 1i(t) dx, (9.3.26) J -co Отсюда следует, что математическое ожидание выходных сигналов системы равно математическому ожиданию входных сигналов, умноженному на площадь (или сумму коэффициентов) импульсного отклика системы, т.е. на коэффициент усиления системой постоянной составляющей. Если система не пропускает постоянную составляющую сигналов (площадь или сумма коэффициентов импульсного отклика системы равна нулю), то случайный выходной сигнал всегда будет иметь нулевое математическое ожидание. Сумма двух стационарных случайных функций X(t) и Y(t) дает стационарную случайную функцию Z(t), при этом: mz = mx + my, Dz = Dx + Dy + 2Kxy(0). (9.3.27) Kz(ti,t2) = Kz(t) = Кх(т) + Ку(т) + Кху(т) + Кух(т). (9.3.28) Сумма стационарной случайной и неслучайной функций X(t) и y(t) нестационарна по математическому ожиданию:
mz(t) = mx + y(t), Kz(t) = Kx(t). (9.3.29) Произведение стационарной случайной и неслучайной функций X(t) и y(t) - нестационарная случайная функция, так как: mz(t) = y(t) mx, Dz(t) = y2(t) Dx. (9.3.30) Kz(t,x) = y(t)y(t+t)Kx(x). (9.3.31) Производная от стационарной случайной функции - стационарная функция с математическим ожиданием mz = 0 и ковариационными функциями: д2 ^ d2 случайная Kz(ti,t2) dtdt Kx(ti-t2) _2Kx(t) = Kz(t). (9.3.32) Kzx(t) = d(Kx(x))/dT, Kxz(t) = -d(Kx(x))/dx. (9.3.33) Из выражения (9.3.32) следует также, что для дифференцируемости X(t) необходимо, чтобы ее ковариационная функция была дважды дифференцируемой пот. Интеграл от стационарной случайной функции - нестационарная случайная функ- t ция с математическим ожиданием mz(t) =J mx(t)dt и функцией ковариации: К. pti rt fate) = Jo J с Кх(щ-и2) duidu2. (9.3.34) 9.4. Модели случайных сигналов и помех Наиболее распространенными моделями случайных сигналов и помех являются телеграфный сигнал, белый шум, гауссовый случайный процесс, гауссовый шум. Телеграфный сигнал Телеграфный сигнал - это случайный процесс Xk(t), представляющий собой последовательность прямоугольных положительных и отрицательных импульсов со случайными длительностями и детерминированными значениями амплитуд с и -с, причем перемены знака внутри любого интервала (t, t+т) происходят с интенсивностью а в случайные моменты времени, и не зависят от процессов в смежных интервалах времени. Если считать случайной величиной телеграфного сигнала значение п - количество перемен знака внутри интервала т, то распределение вероятностей значений п будет описываться законом Пуассона: Р(п) = (а|т|)2 ехр(-а|т|)/п! (9.4.1) Рис. 9.4.1. Телеграфный сигнал. При вычислении корреляционной функции телеграфного сигнала каждое отдельное 2 2 произведение Xk(t)xk(t+T) равно либо с , либо-с в зависимости от совпадения или не- совпадения знаков Xk(t) и Xk(t+T), причем вероятность с равна сумме вероятностей Р(0)+Р(2)+Р(4)+..., а вероятность -с определяется соответственно суммой вероятностей Р(1)+Р(3)+Р(5)+.... Следовательно:
Rx(t)= с2 Z (-l)"P(n)= с2 ехр(-а|т|) Z (-1)п(сф)"/п! = с2 ехр(-2а|т|). (9.4.2) п= 0 п= О с2екр(-2а.|х|) А С=1 / / / / / / у I J \ \а=о \ \ \ " х ^1 ■ 1 °-10 -5 0 J 10 т Рис. 9.4.2. Функция корреляции сигнала. Параметр а полностью определяет ковариационные и спектральные свойства телеграфного сигнала. При а => 0 характеристики сигнала приближаются к характеристикам постоянной составляющей, при а => оо - к характеристикам белого шума. Интервал ковариации сигнала: Тк = 2 Г (Rx(t)/c2) dx = 2/а. (9.4.3) J о Отсюда следует, что чем больше а, тем меньше время ковариации процесса. При а => 0 Тк => оо и процесс вырождается в детерминированный (стремится к постоянной составляющей) . При а => оо Тк => 0 и процесс вырождается в белый шум с некоррелированными отсчетами даже на соседних временных точках. 10 5 1 а + W ; 1 ■ 0!= 0.1 ■ ■ С= 1 > ■ —^ 01=0.3 1 -1 -0.5 0 0.5 1 со Рис. 9.4.3. Спектр сигнала. Двусторонняя спектральная плотность сигнала: Г 00 2 2 2 Sx(co)= Rx(t) exp(-jcot) dx= ас /(а +со ). J —со Односторонняя спектральная плотность: Gx(co)= 2ас2/(а2+со2). (9.4.5) Ширина спектра телеграфного сигнала: /•СО /• СО Вк= Gx(co) dco/Gx(0) = Sx(co) dco/Sx(0) = сот. Jo Jo Отсюда следует, что спектр случайного процесса тем шире, вал ковариации процесса. (9.4.4) (9.4.6) чем меньше интер-
Белый шум Белый шум является стационарным случайным процессом q(t), у которого автокорреляционная функция описывается дельта-функцией Дирака и, соответственно, спектральная плотность мощности не зависит от частоты и имеет постоянное зна- чение Wq(f) = о~ , равное дисперсии значений q(t). Другими словами, все спектральные составляющие белого шума имеют одинаковую мощность (как белый цвет содержит все цвета видимого спектра). По существу, это идеализированный случайный процесс с бесконечной энергией. Но в случае постоянства спектральной плотности мощности случайного процесса в конечном диапазоне частот введение такой идеализации позволяет разрабатывать достаточно легко реализуемые оптимальные методы фильтрации. Многие помехи в радиотехнике, в технике связи и в других отраслях, в том числе в информатике, рассматривают как белый шум, если эффективная ширина спектра сигналов Bs много меньше эффективной ширины спектра шумов Bq Bs/Bq « 1, и спектральная плотность мощности шумов слабо изменяется в интервале спектра сигнала. Понятие "белый шум" определяет только спектральную характеристику случайного процесса, а, следовательно, под это понятие подпадают любые случайные процессы, имеющие равномерный энергетический спектр и различные законы распределения. Если частотный диапазон спектра, на котором рассматриваются сигналы и помехи, равен О-В, то спектральная плотность шума задается в виде: Wq(f)=o-2, 0< f <В; Wq(f)=0, f > В, (9.4.7) при этом корреляционная функция шума определяется выражением: Rq(x)= а2 В sin(27iBT)/27iBT. (9.4.8) Эффективный интервал корреляции: /• со Tk = 2 |Rq(x)|dT /Rq(0). (9.4.9) J о Реальный интервал корреляции целесообразно определять по ширине главного максимума функции Rq(x) (значения т при первых пересечениях нулевой линии) , в котором сосредоточена основная часть энергии шумов, при этом Tk = 1/В и ВТк = 1 > 1/2, т.е. соотношение неопределенности выполняется. Рис. 9.4.4. Функции корреляции белого шума в частотном интервале О-В. Как следует из всех этих выражений и наглядно видно на рис. 9.4.4, при ограничении частотного диапазона в шумах появляется определенная корреляция между значениями, и, чем меньше частотный диапазон шумов, тем больше их радиус корреляции. По существу, ограничение шумов определенным частотным диапазоном эквивалентно фильтрации белого шума частотным фильтром с соответствующей ши-
риной полосы пропускания, при этом, корреляционная функция импульсного отклика фильтра свертывается с дельта-функцией белого шума. Модель белого шума q(t) можно формировать как случайную по времени (аргументу) последовательность дельта-импульсов 8(ti) со случайными амплитудными значениями ai: q(t) = Z, a, 5(t-ti), (9.4.10) которая удовлетворяет условиям статистической однородности: постоянное среднее число импульсов в единицу времени и статистическая независимость появления каждого импульса от предыдущих. Такой поток импульсов, который называют пуассоновским, является некоррелированным и имеет равномерный спектр плотности мощности: Wq(co) = с2 = Naa2, где N - число импульсов на интервале Т реализации случайного процесса, аа2 _ дисперсия амплитуд импульсов. Спектральное описание белого шума оказывается удобным при учете влияния на него амплитудно-частотных характеристик различных устройств. Если на входе фильтра с импульсным откликом h(t) действует белый шум q(t), то сигнал на выходе фильтра: g(t) = h(t) • q(t) = h(t) • Z, a, 5(t-ti) =Z, a, h(t-t,), (9.4.11) т.е. выходной сигнал будет представлять собой последовательность сигналов импульсной реакции фильтра h(t) с амплитудой а^ при этом автокорреляционная функция и спектр мощности выходного потока также становятся подобными ФАК и спектру мощности импульсной реакции фильтра, и в первом приближении определяются выражениями: Rg(t) * N аа2 К„(т) = с2 К„(т), (9.4.12) Wg(co) * N aa2 |H(co)|2 = с2 |Н(со)|2. (9.4.13) Этот результат известен как теорема Кэмпбелла. Гауссовый шум Гауссовый шум возникает при суммировании статистически независимых белых шумов и имеет следующую функцию корреляции: Rx(t) = a exp(-27coV). (9.4.14) Спектральная плотность шумов: Sx(f) = (а/а ) exp(-f2/2a2), - оо < f < оо. (9.4.15) Эффективные шумовые ширина спектра и время ковариации: Bk = ал/2^/2 = 1.25а, Тк = 1/о-Л^ = 0.4/а. (9.4.16) Соотношение неопределенности превращается в равенство: ВкТк = 1/2. Гауссовые случайные процессы Гауссовые случайные процессы преобладают в практических задачах. Случайный процесс x(t) называется гауссовым, если для любого набора фиксированных моментов времени t„ случайные величины x(t„) подчиняются многомерному нормальному распределению. Плотность вероятностей мгновенных значений x(t) эргодического гаус- сового процесса определяется выражением: р(х) = (ах Jbi ) 1 ехр(-(х-тх)2/2а2). (9.4.17) Среднее значение и его оценка по достаточно большому интервалу Т: р со рТ тх = х р(х) dx, тх « (1/Т) x(t) dt. J -оо Jo При нулевом среднем (или при центрировании функции x(t) для упрощения расче-
тов) дисперсия не зависит от переменной t, и равна: 2 Г °° 2 о"х = х р(х) dx. J — СО Оценка дисперсии при больших значениях Т: ах2 « (1/Т) fТ x2(t) dt = f°° Sx(f) df = Г Gx(f) df. (9.4.18) Jo J -oo Jo Следовательно, плотность вероятностей гауссового процесса полностью характеризуется спектральной плотностью, по которой можно определить значение дисперсии процесса. На вид спектральных плотностей и соответствующих им ковариационных функций никаких ограничений не накладывается. Литература 1. Баскаков СИ. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1988.- 448 с. 2. Бендат Дж. , Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. - М. : Мир, 1989. - 540 с. 3. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - СПб.: Питер, 2003.-608 с. 4. Вероятностные методы в вычислительной технике: Учебное пособие для вузов. / А.В.Крайников и др. - М.: Высшая школа, 1986. - 312 с. 5. Вероятностные методы в вычислительной технике: Учебное пособие для вузов. / А.В.Крайников и др. - М.: Высшая школа, 1986. - 312 с. 6. Гурский Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1971.- 328 с. 7. Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов. - М. : Советское радио, 1979. 8. Яневич Ю.М. Задачи приема сигналов и определения их параметров на фоне шумов: Курс лекций. / СПбУ.
Мышление АПГРЕЙД ОБЕЗЬЯНЫ А.П. Никонов «Поп говорил громко, лицо его пылало, он вспотел. - Ты пришел узнать: во что верить? Ты правильно догадался: у верующих душа не болит. Но во что верить? Верь в Жизнь. Чем все это кончится, не знаю. Куда все устремилось, тоже не знаю. Но мне крайне интересно бежать со всеми вместе, а если удастся, то и обогнать других...» В. Шукшин. «Верую!»
Введение «Та серьезность, с которой относятся к писательству в России, меня откровенно удивляет! У вас что ни писатель - обязательно гуру. Да с какой стати?! Писатель находится в таком же положении, что и читатель. Он также многого не понимает .» Стела Даффи, писательница Привет. Я ненавижу введения. Я их никогда не читаю. Читать введение - все равно, что начать есть треугольный кусок пиццы не с мягкого аппетитного уголка серединки, а с краю, с сухого валика теста без начинки . Нормальные люди этот край выбрасывают. Поэтому никаких введений к книге я писать не стал. И то, что вы сейчас читаете, никакое не введение, а... ну, скажем, объяснительная записка. Должен же я как-то оправдаться за то, что написал эту книгу и теперь заставляю вас тратить часть вашей драгоценной жизни на ее прочтение. Может быть, вы меня еще извините. А может, проклянете... ...Второй час ночи. Я встаю из-за компьютера, иду в другую комнату и бужу жену. - Вставай! - А? Что случилось? - За что Эйнштейн получил нобелевскую премию? - Чево? - За что Эйнштейн получил нобелевскую премию? - За теорию относительности... Для этого ты меня разбудил? - А разве теория относительности того не стоит? Спи. Она молча падает на подушку и засыпает, не успев долететь. А я, расстроенный , ухожу обратно в комнату. Мы живем в мире мифов! В мире устоявшихся предрассудков . В мире дурных социальных привычек. И с этим надо что-то делать... До того, как разбудить жену и до того, как сесть за компьютер, я болтался в кресле-качалке и с отвращением наблюдал телевизор. Там какая-то колдунья со свечкой бубнила о том, что жить надо в согласии с природой. По другой программе неизвестный эколог не то из Гринписа, не то из министерства по охране природы, а может быть и из партии «Яблоко» с той же «колдуньиной» интонацией бубнил про «катастрофическое», «беспрецедентное» загрязнение среды, которое грозит гибелью человечеству... За день до этого какой-то поп вещал о недопустимости клонирования человека по этическим соображениям... А за пару дней до попа некий политик, отвечая на пошлый вопрос ведущего, отчего же так много насилия в современном мире, сказал что-то не менее пошлое про общее падение морали и медленное умирание культуры... Я больше не могу слушать весь этот бред! Меня тошнит от людской глупости и некомпетентности. Чем смотреть по телевизору такую чушь, лучше вставить в видеомагнитофон порнокассету - больше пользы будет. И я решил написать книгу. Исключительно для прочистки мозгов. Потому что жить в согласии с природой невозможно... Потому что нынешний экологический кризис не беспрецедентный, были и пострашнее. И поблаготворнее... Потому что нравственность в современном мире вовсе не рушится, а укрепляется... Потому что культуру разрушить невозможно... Потому что никакая этика клонированию не помеха... И потому что Эйнштейн не получал «нобелевку» за теорию относительности,
он получил ее совсем за другое ... Есть множество так называемых «вечных» вопросов, которые человек начинает задавать себе лет с четырнадцати. Как устроен мир? Куда я денусь, когда умру? В чем смысл жизни? Что есть любовь?.. Считается, что на них должна ответить литература. Увы, это еще один предрассудок. Литература на главные вопросы жизни, естественно, не отвечает. Вернее, отвечает, но совсем не та литература, которую рекомендуют юношам, обдумывающим житье. Педагоги, которые советуют побольше читать, подсовывают им литературу художественную (как правило, норовят подпихнуть так называемую «классическую», то есть устаревшую). А чтобы получить квалифицированные ответы на главные вопросы жизни, нужно читать литературу специальную. Художественная же литература никаких ответов не дает просто потому, что пишут ее такие же дилетанты, как и те, что читают. Разница межу писателем и читателем только в том, что один умеет складно врать, а другой нет. Но умение красиво писать не добавляет ума и знаний, верно? Так чему же нам учиться у классиков? Врать и выдумывать?.. Максимум, что можно от них получить - это различные, порой весьма тонкие жизненные и психологические наблюдения. «Лев Толстой как зеркало русской революции... ». Но обобщения даже самых лучших наблюдений - удел научной литературы. Которую никто не читает. Никто, кроме специалистов, не читает книг по психологии, социологии, физике, биохимии, этологии, религиоведению. Поэтому вопросы о Боге, смысле жизни, устройстве мира, природе любви, морали и человеческого «Я» так и остаются для многих людей загадочно-туманными. На этой почве некоторых даже заносит в мистику. Только не меня. Я всегда читал литературу специальную! Так сложилось... Есть много людей, которые прочитывают кучу специальной литературы - но по своей узкой специальности. Есть много людей, которые почитывают специальную (точнее сказать, научно-популярную) литературу по довольно широкому спектру специальностей - но изредка. И нет практически никого, кто читал бы много специальной литературы по широкому спектру специальностей постоянно. Я - читал. И могу заверить, что именно такое активное междисциплинарное чтение формирует адекватный взгляд на мир. Именно на стыках наук, не видных узким специалистам, открывается великолепная картина мира, которой я и спешу с вами поделиться. Я читал специальную научную литературу, потому что, во-первых, мне было интересно. Это условие необходимое, но не достаточное... А во-вторых, я имел массу свободного времени. И это уже условие достаточное... Когда я начинал свой путь познания, была Советская власть. В ту пору сотруднику научно-исследовательского института достаточно было просто ходить на работу, чтобы получать небольшую зарплату, которая позволяла не голодать. И оставляла массу свободного времени! Среда в СССР была информационно бедная (настолько бедная, что сотрудникам иностранных миссий, посольств и представительств в СССР их правительства доплачивали за трудные условия работы - за сенсорный голод). Совки заполняли жизнь по-разному. Кто-то читал Стругацких, кто-то самиздат, кто-то пил... А я без разбору закидывал в мозги научную литературу из областей знания, ничуть не соприкасавшихся с моей специальностью. Потом грянула перестройка, на халяву деньги платить постепенно перестали, теперь их нужно было зарабатывать самому. Я стал журналистом, писал о науке и псевдонауке и опять-таки продолжал читать специальную литературу - теперь уже как бы по профессиональной необходимости. Но уже не в таких количествах, потому что свободного времени стало меньше. К счастью, к тому времени я уже За теорию фотоэффекта.
прочел десятки килограммов... Теперь я и сам порой не успеваю прочесть даже газету. Время нынче стало другое, нормальное такое капиталистическое время - люди зарабатывают деньги, покупают бытовую технику, ездят за границу. А книги читают на пляже, в самолете , иногда в метро. Служащие читают детективы.. Компьютерщики читают фэнтези с яркими обложками. Женщины - женские романы. Дети иногда читают классику. Интеллектуалы читают Фоменко. И никого не заставишь читать научную литературу - потому что это труд. И труд неоплачиваемый. Лучше уж сходить лишний раз в тренажерный зал, при городской гиподинамичной нервной жизни это гораздо полезнее для тела. А душа... Она так и продолжает блуждать в туманных потемках. Одно хорошо - нет больше времени для того, чтобы задаваться «вечными вопросами» . Но иногда эти вопросы все-таки всплывают. После внезапного увольнения. После развода. Во время кризиса среднего возраста... И человек, одурманенный романтической литературой, слепо тыкается лбом, блуждая в трех соснах чужих заблуждений, ставших собственными. А вот тебе, читатель, повезло. Ты держишь в руках книгу с готовыми ответами. Однако читать ее не спеши: тебе эти ответы могут не понравиться. Поэтому, прежде чем приступить к усвоению материала, сто раз подумай: может, тебе приятнее блуждать в тумане, чем получить четкие звонкие оплеухи ответов? ЧАСТЬ 1. БОЛЬШАЯ ИСТОРИЯ МАЛЕНЬКОЙ СИНГУЛЯРНОСТИ ГЛАВА 1. ВЕКТОР БОГА Вопрос вопросов У нас на работе есть любимое развлечение - ходить на обед. Согласитесь, прекрасное занятие... А на обеде любимое развлечение - разминка для ума, словесный пинг-понг. Для пинг-понга у нас есть три главные темы - Бог, аборты, искусственный разум. Мой любимый обеденный оппонент - Валера Чумаков, начальник соседнего отдела. Потому что он боговер, противник абортов и не верит в искусственный разум. К боговерству Валера пришел в достаточно зрелом возрасте. То есть лет до двадцати пяти примерно он был нормальным человеком. А потом постепенно скатился к боговерству. Любопытен мотив. И любопытен он своим полным отсутствием! Просто Валера стал интересоваться вопросами православия и, по его собственному признанию, не нашел в догматах православия ничего такого, что противоречило бы его взглядам на жизнь. Кроме Бога, конечно. Ну а раз православные принципы организации жизни не противоречили его личным принципам, Валера их принял, Заодно прихватив и Бога. В нагрузку. - Зачем тебе Бог нужен? - обычно спрашиваю я Валеру где-то между салатом и супом. - Что значит зачем? А зачем тебе Луна нужна? Они просто есть - и Бог, и Луна . - Ну, Луна, допустим, видна невооруженным глазом. А Бога не только не видно, но его раньше вовсе не было! Для тебя. А потом он откуда-то появился в твоей голове. Зачем ты его туда впустил? - Мне так легче жить. - То есть ты понимаешь, что твой Бог - это чистая психология? Внутренняя психотерапия? - Пусть даже так... Но Бог все равно есть!
Валера - большой ребенок. Я давно заметил, что к Богу часто обращаются люди инфантильные, слабые, легко внушаемые. Большому ребенку трудно жить одному в этом огромном равнодушном мире, и он ищет патрона, опекуна, покровителя. Хозяина . - Валера, знаешь, какая между нами разница? Я сам себе хозяин, а ты раб. Раб Божий. По внутреннему своему психологическому состоянию ты несвободный человек. Я волк, а ты собака. Цепной пес. На цепного пса Валера не обижается. Он соглашается быть и рабом, и псом. - Пускай у меня есть хозяин! Он прикажет, я буду гавкать. Но зато, если я попрошу, и он захочет мне помочь, то поможет. - А если не захочет? - Ну, пути господни неисповедимы... Они так всегда говорят, когда у них ни хрена не получается. Как только бо- говеры попадают в какой-то логический или гуманитарный тупик, как только Бог остается глух к их мольбам - а выполнение Богом молитвенных просьб это всегда лотерея (см. «Теория вероятности») - они всегда так отвечают: неисповедимы, мол. - Почему молодая женщина потеряла двух детей и мужа, погибших в автокатастрофе? За что их Всеблагой так наказал? - Пути господни неисповедимы... - Почему Господь угробил в Хиросиме (Дрездене, Освенциме) несколько сотен тысяч человек за один присест? Там что, специально одни грешники собрались, как в Содоме? - Пути господни неисповедимы... - Зачем Бог дал человеку свободу воли и, стало быть, возможность грешить? Чтобы потом было за что наказывать? - Пути господни неисповедимы... По сути, эта фраза - вежливое посылание собеседника на хрен. И самого себя тоже. Эта фраза - оскорбление собственного сознания, собственной логики. Эта фраза - трусость улитки, скрывающейся под панцирем. Это - не ответ. Это стыдливый уход от ответа. Так же, впрочем, как и сам Бог. Бог - это ведь не ответ на те вопросы бытия, которые мучают человека. Это попытка переложить ответственность на чужие плечи. Интеллектуальная лень. - Зачем тебе Бог, Валера? - спрашиваю я в очередной день, как всегда между салатом и борщом. - С ним легче. Иначе все бессмысленно! Я умру - и все? Зачем тогда существует Вселенная? Какой в ней смысл? Вот в этом-то все и дело! Когда неохота искать ответы, легче спихнуть все на Бога - пусть он разбирается. Начальнику виднее, какой во всем этом смысл. А мы тут мелкие сошки, посидим тихонечко, за нас все решат насчет смысла... Недостойная человека позиция, по-моему. Как прав был кто-то из великих, когда сказал: «Верующий - это человек, который не знает, что делать с собственной жизнью, а претендует при этом на жизнь вечную»! Они обвиняют нас в том, что мы гедонисты и живем ради удовольствий вместо того, чтобы плоть умерщвлять да о Боге думать. Но сами-то, сами они стремятся к вечным наслаждениям (в раю)! - Валер, ну, допустим, смысл твоей жизни и жизни других людей знает начальник Вселенной. А какой смысл в его жизни, божеской? - Не знаю, это уже не мои проблемы. - А над Богом есть другой Бог, поглавнее? - Не знаю. Возможно. - А вдруг наш Бог - это просто дворник и алкоголик в мире божественной иерархии? Вдруг он не только о нас не может позаботиться, но и о себе? Вдруг
его скоро уволят за развал хозяйства? Вдруг он нас пропил? Или проиграл в очко? - Ты богохульствуешь. - Нет, просто спрашиваю. А ты ответь. - Возможно, и над ним есть начальники. Я не знаю. Они ничего не знают. Они просто слепо и тупо верят. У них в голове еретическая каша. Хотя все подобные Валере интеллигенты-боговеры считают себя православными, у всех представление о Боге разное - порой не совпадающее с официальными догматами. Зато представление о Боге очень хорошо коррелирует с психотипом и хорошему психоаналитику даст пищу для размышлений... Для одного Бог - ревнивец и вседержитель... Для другого - Любовь и Добро, и поэтому простит всех, даже самых отпетых грешников. Даже Чикатило... Для третьего Бог вообще не личность и никакими качествами личности не обладает - просто слепой закон мироздания... Каждый лепит себе Бога по образу и подобию своему. Слабые и обижаемые хотят видеть его бесконечно добрым; жесткие и любящие порядок - бесконечно строгим. А большинство просто компилирует, добавляя в блюдо по имени «Бог» немного строгости, немного всепрощения и немного внеличностного. - Почему нельзя грешить, если Бог все равно простит, он же всемилостивый? - спрашиваю у Валеры, попивая компот. - Бог всемилостив, конечно. Но люди сами себя наказывают, греша. Не Бог наказывает людей, их наказывает закон, созданный Богом. Вот вам! И всемилостивый, и не совсем всемилостивый, и внеличностный - просто объективный закон природы, который работает сам по себе. И все через запятую. - У тебя в голове полное говно, Валера. И ты сам этого не замечаешь. Потому что слишком ослеплен своей верой. Разберись со всей этой нелогичностью. Почему, кстати, твой Господь допускает у тебя в голове такие отрывочные и противоречивые знания о себе? - Пути Господни неисповедимы... Я предлагаю в этой книге другой путь. Исповедимый. И тот путь, который я советую пройти вам, это путь свободного человека. Причем совершенно неважно, верите вы в Бога или нет. В любом случае эта книга будет вам полезна. По меньшей мере, вы узнаете, как функционирует мир. Скажу больше: есть Бог или нет - вообще неважно. Это ничего не меняет в нашем мире. Потому что Бог, даже если он есть, не выступает каждую пятницу вечером по телевизору с рекомендациями и наставлениями. Приходится каждому довольствоваться собственным представлением о том, что для Него хорошо, а что плохо. Или же ходить к «особам, приближенным...» - попам. Когда самому разбираться лень, проще делегировать часть своих управленческих функций специалистам. Переложить ответственность. Но попов тоже много, и Бога они также не видели, и у каждого такого «специалиста по вере» свое мнение о том, что такое хорошо и что такое плохо. Образовательный, нравственный, интеллектуальный уровень попов разный, и на один и тот же вопрос они зачастую дают разные ответы. В итоге Бог в нашем мире ведет себя так, будто его нет. Но даже если бы Он начал по пятницам выступать по телевизору со своими проповедями и инструкциями по правильному поведению в разных ситуациях, уже через пару недель несчастный Господь увяз бы в поправках, разъяснениях и подпунктах: «Те слова, которые, применительно к ситуации, что я описывал как пример в позапрошлую пятницу, и которые, как выяснилось, не все правильно поняли, в иных ситуациях, о которых я доложу ниже, необходимо понимать с учетом тех поправок, которые будут ясны из следующих примеров...». А уж если учесть, что люди постоянно умирают и рождаются, несчастный Господь совсем измучился бы в повторах, разъяснениях и примерах конкретных си-
туаций. Потому что в разных ситуациях участвуют разные люди, и на всех единых инструкций не напасешься. Приходится думать самим. Причем что интересно - люди верующие часто проживают жизнь, как стихийные атеисты. В быту они совсем не думают о своем Боге. Они думают о том, что вот нужно купить карточку для оплаты в метро, чтобы съездить в «Автозапчасти» за ШРУСом для своего старого «Ниссана». Они думают об обеде и деньгах, о двойке сына, о начальственной выволочке... О том, что нужно перепрыгнуть вот эту лужу, чтобы не намочить ноги. Бегут в аптеку за парацетамолом... Никто не молится: Господи, перенеси меня через лужу, вылечи меня от гриппа!.. И только когда совсем приспичит - так, что самому себе помочь сложно, вдруг вспоминают о покровителе, который - заснул он там, что ли? - оказывается, не замечает всех бед конкретной личности. А раз так, не мешало бы побеспокоить его молитовкой. Авось, поможет. Чай, не по пустякам тревожим! Как правило, не помогает. Но зато уж если случается удача... О-о! Это, конечно , Бог помог! Кому же еще?.. Интересно, сколько минут в своей бытовой суете человек живет верующим, то есть прямо думает о Боге? Ну, восемь часов он спит. Восемь часов работает. На работе приходится работать. Плюс час обеда, плюс полтора часа на дорогу, за которые нужно проглотить газету. Плюс жена, ужин, душ, дети-троечники, телевизор, уикенд, дача... Где тут Бог? Есть ли хоть минута для дум о нем и догадок о собственном предназначении в этом мире? Нету. Да и зачем время терять? Во-первых, Богу виднее, зачем каждый из нас тут небо коптит, так что этот вопрос с повестки снят. А во-вторых, ну что даст человеку дума о Боге? Ничего. Что мы о нем знаем? Практически ноль. Что Ему надо, чего Он хочет? Неизвестно. Ну, так чего тратить время на задачу со всеми неизвестными? Она нерешае- ма. Никто и не думает о Боге. Почти никто и почти никогда. Люди просто живут. Некоторые иногда ходят в церковь. Потому что есть такой ритуал, и его, говорят, нужно соблюдать. Вопросы о том, нужны ли Богу эти походы в церковь, не ставятся. Или на них отвечается так: не Богу, а мне нужны они, чтобы спастись. От чего спастись? От перепрыгивания луж, парацетамола, детей-троечников, развалившегося ШРУСа?.. Хотя, надо признать, иногда атеисты своими неудобными вопросами заставляют людей, которые считают себя верующими, думать о Боге и искать ответы на эти неприятные вопросы. Начинают выдумывать, обрисовывать своего Бога, пытаясь продраться сквозь логические противоречия этой гипотезы. Не получается. Потому что для объяснения мира гипотеза Бога не нужна. - Все ученые верят в Бога! - выбрасывает иногда изо рта мой друг Валера. - Валер, мы же договаривались: фразы со словами «все», «для всех», «каждому» априори являются бессмысленными. - Ну, хорошо, хорошо. Не все. Но большинство ученых верят в Бога! Он смотрит на меня своими голубыми глазами так, как будто привел какой-то совершенно неопровержимый аргумент в пользу существования Бога. Я вздыхаю: - Во-первых, нет такой мировой статистики. Напротив, академик Гинзбург как-то сказал мне в беседе, что ему попадались отдельные данные по американским ученым, из которых следует, что большинство из них как раз атеисты. Но дело же не в этом! Дело в том, что даже верующие ученые напрочь отрицают Бога в своей науке! В их науке нет Бога! Они все позитивисты, изучающие объективные законы природы. А те из ученых, кто верит, делает это на поле вне своей специальности, то есть в быту. Потому что научное знание рационально, а вера иррациональна. С Богом в науке делать нечего. Наука отвечает на вопросы, а вера от вопросов отпихивается фразой «Пути Господни неисповедимы». Мир с Богом - это унизительный путь вниз. Путь от совершенства к несовер-
шенству. Совершенный Бог - менее совершенный безгрешный человек, придуманный им для собственной забавы, - еще менее совершенный согрешивший человек - Конец света и Страшный суд, на коем всем жившим обломится за грехи по самое не балуй. Занавес... Мрачный, страшный мир. А мир без Бога - это путь вверх. От нуля, от мертвой материи, от примитивных структур - к животным, к человеку. Это постоянное усложнение конструкции и рост информационного обмена (интеллекта). Это путь бесконечного совершенствования. Путь от полного ничтожества через человека к сияющим вершинам Разума . Это и есть путь к Богу. Парадокс: для того, чтобы прийти к Богу, нужно забыть о нем. Я сказал «прийти»? Точнее было бы сказать «стать им». Привыкайте, это книга парадоксов. Которые и составляют нашу жизнь. Мой хороший знакомый, великий механик профессор Гулиа тоже верит в Бога. Он говорит, что Богу наши души зачем-то нужны. А души грешников - это выбраковка . Безгрешные же души Богом используются далее. - А зачем Богу наши души? - спросил я Гулиа. - Где он их использует? Разлив еще по одной, профессор ответил: - Не знаю. Мне все равно. - Может быть, он шьет из них тапки? Может быть, надевает как бусинки на нитку, чтобы сделать себе дешевую фенечку? - Не знаю, мне все равно... Таковы они, боговеры. Негордые, несамостоятельные дети. Они соглашаются даже на то, чтобы Бог, если ему нужда приспичит, о них ноги вытирал. И поэтому... Вот, новую заповедь даю вам: цивилизация сейчас находится на таком этапе своего развития, что даже если Бог и есть в этом мире, сегодня его главной задачей было бы внушить человечеству, что его нет. Потому что нам пора взрослеть. Пора перестать полагаться на Папу, на Барина, который придет и рассудит . Нужно выходить во взрослую, то есть самостоятельную жизнь. Бог умер. Мы остались одни в пустой и равнодушной Вселенной. Кто поможет нам, кроме нас самих? Только мы сами. Потому что мы братья. Братья по рождению и крови. И должны идти по жизни как братья - помогая друг другу на трудных перевалах мироздания. Потому что больше-то нам помочь некому. Бог умер. Бог ушел из нашего мира. Не привыкнув к этой мысли, повзрослеть невозможно. Нельзя стать по-настоящему нравственным, если над тобой висит Небесная Кара. Небесный Кнут и Небесный Пряник необходимы примитивным людям, у которых нет ничего в душе, кроме страха и жадности. А людям внутренне сложным и умным, то есть нравственным, внешние погонялки не нужны, они сеют добро по своему внутреннему устройству. Потому что у них есть разум - внутренние программы, внутреннее понимание, как надо гуманно поступать в каждом конкретном случае, чтобы не причинить окружающим боль, а, напротив, подарить им и себе радость. Короче говоря, возлюби не Бога, а окружающих (своих смертных братьев в пустой Вселенной). Бога нет - любите друг друга! Такая мораль без Бога гораздо лучше, во сто крат качественнее, чем религиозная мораль, которая добивается от человека достойного поведения путем шантажа. Я очень радовался этой своей идее, пока не узнал, что ту же самую мысль выдвинул немецкий священник Бонхёффер, сгинувший в немецких концлагерях. Так прямо и писал, что «совершеннолетний мир» сумеет отказаться от гипотезы Бога, переболеть богобоязненностью и нуждой во внешней опеке, став «абсолютно безрелигиозным», и тем самым приблизиться к Богу. Какой удар со стороны классика! Что ж, приходится признать, что гении мы оба. Я вас не очень утомил?
Читайте, да обрящете Признаюсь, меня терзают смутные сомнения. Мне очень хочется рассказать вам все, что я знаю, но, во-первых, для этого понадобится много больше, чем одна книга. А во-вторых, кто все это будет читать? Я, допустим, желаю рассказать вам про векторные бозоны и вообще про все четыре известных физике мировых взаимодействия, которые отвечают за любые процессы, протекающие во Вселенной. Но боюсь, после слов «векторные бозоны» наиболее истеричные девушки зашвырнут эту книгу куда подальше, а наименее истеричные будут использовать в качестве снотворного на ночь. Поэтому я постараюсь написать эту книгу попроще. Ибо я как Христос - работаю на широкую публику. Если же вдруг какой-нибудь кусок данного произведения покажется вам сложным для ума или попросту неинтересным, смело можете его пропустить, я разрешаю. Честное слово, сердиться не буду - лишь бы вам было приятно... Правда, некоторые неприятные вещи мне рассказать вам все-таки придется. Объясню, почему. Дело в том, что многие граждане преступно полагают человека венцом творения. А появление на Земле человека представляется им фактом весьма особенным, почти (или без «почти») сакральным, из ряда вон выходящим. Между тем современная наука считает эволюцию человека всего лишь частью общеэволюционных процессов, идущих во Вселенной. Не с человека эволюция началась, не человеком она и закончится. Есть общие законы эволюции, которые начали работать с момента Большого взрыва, и будут работать, пока существуют источники свободной энергии. Чтобы понять эти не очень сложные законы развития, начнем мы наше путешествие с момента сотворения мира. Я думаю, это будет правильно. И еще один технический момент. Возможно, вы заметите в книге некоторые повторы - мыслей, рассуждений, фактов. Не пугайтесь, это не признаки авторского склероза, это сделано мною намеренно. Во-первых, с учетом истеричек, пропускающих целые куски повествования и потому рискующих упустить важную мысль. А во-вторых, повторенье - мать ученья. То, что повторено дважды-трижды, воспринимается уже как нечто давно знакомое, почти банальное, привычное, почти своё. К тому же теория познания гласит: чтобы информация запомнилась, она должна быть избыточной. Запоминается примерно процентов 30 от новой информации, а 70% - забывается почти сразу. Так что если вы хотите вбить в чью-то голову 30 килобайт, забивать придется все сто. Либо тупо повторять одно и то же, разукрашивая правила яркими примерами. Я использую оба варианта воздействия на твои неокрепшие мозги, читатель. Скажи мне спасибо... Кому не нужно читать эту книгу? Тому, кто и так все уже знает про этот мир. Например, верующим. У них на все готов ответ: так сделал Бог! Или, скажем, людям, увлеченным эзотерикой, - им тоже не стоит. Все равно их странной веры это не поколеблет. Да эта аудитория в большинстве своем, я думаю, и не будет читать мою «благую весть». Потому что книги и знания подбираются человеком под мировоззрение. Не совпадающее с мировоззрением отсеивается автоматически. Не принимается. Забывается. Мировоззрение человека формируется так же, как растет кристалл. В чем-то оно случайностно. Кристалл в пересыщенном растворе тоже начинает расти не сам по себе, не на пустом месте, а на какой-то пылинке или невидимой глазу соринке. В науке эти мелкие примеси, всегда присутствующие в растворе, называются зернами кристаллизации. Точно так же капли дождя в облаке начинают конденсироваться не где попало, а на микросоринках и пылинках. Так вот, система взглядов человека формируется аналогичным образом - зерном кристаллизации здесь являются случайные детские интересы, подростковое любо-
пытство, но главное - характер и природные склонности. И стоит чему-то из прочитанного «зацепиться» за интерес, произвести впечатление... Так уж работает наша память - самые глубокие следы в ней оставляет то, что сопровождалось самыми сильными эмоциями. (Кстати, это известный рецепт воздействия на людей: хотите, чтобы усвоилось - произведите впечатление!) Испуг... Восторг... Удивление... Боль... Любая сильная эмоция запечатлевает сопровождающую ее информацию навсегда. Колом потом не выбьешь... Если человек что-то запомнил, с чем-то мировоззренческим внутренне согласился, если информация легла ему на душу, понравилась его существу, дело сделано - следующая усвоенная информация будет работать в том же направлении. Человек станет искать и неосознанно сепарировать сведения. Читать вполне определенные книги, газеты, смотреть фильмы. Информация, противоположно направленная, будет «стекать, не осаждаясь». Так начинается селекция сведений. Человек неосознанно сепарирует информацию, отбрасывая неприемлемое, не согласующееся с его картиной мира, но зато каждое пустяшное подтверждающее лыко вставляя в строку. - Бред сивой кобылы, - говорит ученый, когда ему приносят варианты вечных двигателей. - Даже разбираться не буду. - Чушь собачья, - отбрасывает антрополог книгу Майкла Кремо «Неизвестная история человечества1». - Пускай ее читают обыватели или поклонники аюрведы! Чего мне зря время терять... - Прочел я эту хрень, - говорю я Валере Чумакову, возвращая статью очередного псевдоученого, который «доказывает», что жизнь на Земле самозародиться ну никак не могла. - Здесь ошибка состоит в том, что твой химик зачем-то просчитывает вероятность самосборки молекул ДНК. А ведь до сложных молекул была еще химическая эволюция... А вот ты лучше почитай-ка статью Коликова «Проблема 2000» о новом политико-экономическом видении роли Христа в той давней истории с распятием. - Даже читать не буду! Грех! - отмахивается Валера. Не хочет человек читать то, что противоречит его миропониманию. Чего, действительно, зря время-то терять?! А если и читает, то сразу ищет, за что бы зацепиться, чтобы опровергнуть. Между тем мир настолько многообразен, что в нем на любую теорию и точку зрения найдется уйма подтверждающей информации. Но человек не может объять необъятное. Он не может (и не хочет) знать всего. Поэтому мозг жадно выхватывает то, что легко переварится, то, что ложится в канву, и выращивает вполне направленную структуру - кристалл мировоззрения. Вектор. Жизненную опору. Ту, которая более по вкусу организму, а не ту, которая «истинна». Так мозгу проще - брать легко усваиваемое. Это нормально, это всего лишь психологическое следствие одного из общефизических законов природы - принципа наименьшего действия. Вообще говоря, все физические, химические, биологические, психологические и социальные законы - лишь следствия главного и единственного Закона Природы - закона сохранения массы-энергии. Который проявляет себя на разных уровнях организации материи в виде разных законов физики, химии, биофизики, психологии... Система стремится сохранить свое состояние, а если нужно меняться, стремится сделать это максимально «безболезненно», с наименьшими затратами энергии... Но не будем отвлекаться... Короче говоря, мозг выращивает себе опорный вектор миропонимания - направление относительной компетентности. А это значит, что наше мировоззрение, наши убеждения - лишь тень нашего незнания. Ибо незнание безгранично, а знание ограничено направлением. 1 Домашняя лаборатория, №3 За 2008 г.
Теория относительности истины Честно говоря, я хотел эту главку написать где-нибудь в конце книжки. А придется здесь. Потому что - к слову пришлось. А писатель, как известно, «ради красного словца не пожалеет и отца». Понимаю, что тактически выгоднее было бы написать об относительности истины после основного изложения: чтобы заранее не давать читателю повод сомневаться, чтобы принял все изложенное как истину, но... что сделано, то сделано. Вообще говоря, то, о чем я собираюсь вам сейчас сообщить, интуитивно должно быть ясно каждому - так, во всяком случае, я думал раньше. Но жизнь заставила меня пересмотреть мою позицию. Оказалось, не каждому. Оказалось, есть даже среди интеллигентных людей, даже неверующих и даже академиков наивные натуры. Эти граждане всерьез полагают, что существует Истина. Я полагаю иначе: нет Истины, есть точки зрения. 1995 год. Редакция журнала «Огонек». Завотделом по фамилии Матизен. Неглупый, между прочим, человек. Сидим, беседуем об относительности истины. Он никак не может взять в толк, о чем речь: - А разве «дважды два - четыре» - не абсолютная истина?.. Ну, был бы он верующим человеком, я бы еще понял: для верующего есть Абсолют - некая Мировая Система Координат. Она же Любовь. Она же Истина. Но неверующему говорить об Истине с большой буквы как-то не пристало. Табуретка не может мыслить, а стало быть оценивать (например, на предмет истинности или ложности или на предмет «нравится - не нравится», «хорошо-плохо», «добро-зло»)... И автомобиль не может давать оценок. И Луна. И спиннинг. И гора. И... Нет, проще перечислить, что в этом мире МОЖЕТ давать оценки. Только человек. Субъект. И всё!.. Только субъект думает и дает оценки. Значит, оценка истинности всегда субъективна. То, что считает верным один, полагает ошибочным (ересью, оппортунизмом, лженаукой и т.д.) другой. То, что хорошо одному, плохо другому. То, что обзывает злом один, бесспорное добро для другого. То, что один считает вкусным, другой находит безвкусным. Что вы сказали? О вкусах не спорят?.. Ах, деточка! Только о них и спорят! Девяносто девять процентов всех людских споров - это споры о вкусах и определениях (то есть все равно о вкусах) . «Аборт - это убийство или неубийство?»... Как договоритесь определять слово «убийство», так и получится. Но поскольку определения каждый подбирает на свой вкус и жизненный манер, спор может длиться вечно. Вкус, красота и удобство - не более чем привычка. - Так-то оно так, но разве «дважды два - четыре» - не истина в последней инстанции. Кто будет с этим спорить? Разве только псих? 1. А разве психа мало? Он - живое доказательство относительности истины. Истины относительно воспринимающего субъекта. 2. И даже если такого психа мы не найдем, все равно «дважды два - четыре» есть истина, ограниченная рамками математики. Математически определенная истина. Истина в границах конкретной науки. С таким простым, практически бытовым примером это может быть не всем понятно, но вряд ли кто будет спорить, что «сумма углов в треугольнике равна 180 градусам» только в рамках геометрии Евклида. А в рамках других геометрий она уже не верна. А для безграмотного бушмена из австралийской пустыни эти слова вообще ничего не значат, они для него не истина и не ложь, а так - белый шум. Истина у каждого своя и называется мнением. Мнения могут совпадать. «А разве то, что Земля не плоская, и не стоит на трех китах, а представляет собой шар, вращающийся вокруг Солнца, разве это не истина? Раньше люди заблуждались, а теперь с помощью науки узнали правду, не так ли?» - спросят меня шестидесятники и Матизен.
- Науки не ищут истины! - отвечу я. - Науки строят модели. Была одна модель, стала другая. Вот модель Птолемея. Вот модель Коперника. Вот модель атома Бора. Вот модель периодической таблицы элементов имени товарища Менделеева. Вот теория относительности Эйнштейна. Это все - информационные модели. Природа не знает ничего про модель атома Бора, да атом и не похож на эту модель! Природа ничего не знает про таблицу Менделеева, ей и в голову не приходило располагать элементы по таблице, у нее и головы-то нет, чтобы строить модели! Природа просто существует, а мы ее просто описываем разными моделями - более или менее практичными. В этом мире существует только реальность и разные информационные модели, ее описывающие. Больше ничего. Если модель, придуманная учеными, адекватна, то есть дает предсказуемый результат, то есть из нее рано или поздно можно получить практическую пользу, ее называют истинной - гипотеза переходит в общепризнанную теорию. Научные модели сменяют одна другую, заменяясь более точными. То есть более практичными. Иногда случаются казусы. Когда-то люди не знали, что такое тепло . И физиками была выдвинута теория теплорода - особой невесомой жидкости, которой чем больше в каком-либо теле, тем оно горячее. Передача тепла от тела к телу - просто перетекание из горячего в холодное теплорода. Теперь-то мы «знаем» (придерживаемся другой модели), что температура - это просто мера внутренней энергии тела, быстрота колебаний его молекул, а когда-то «ошибочная» теория теплорода позволила вывести адекватные формулы, которыми физики пользуются до сих пор. «Неверная» теория позволила вывести «верные» формулы, которые точно описывают процессы теплопередачи! Вот вам отличный пример того, что нет истин, а есть лишь придуманные описательные системы - качественные и количественные. Можно ли сказать, что теория теплорода была заблуждением? Так и тянет ляпнуть «да». Ведь наука от этой модели уже отказалась! Значит, она ложна? Помилуйте, как же ложна, если эта модель позволила вывести верные формулы?.. Разве может из Лжи вытекать Истина, дорогие традиционалисты? Или - можно сказать, что боровская модель атома истинна? Моделька примитивная, физиками ныне всерьез не рассматривается и служит только для объяснения, что есть атом, школьниками студентам. На большее не годна. Так истинна она или нет? Истинна! В рамках своей задачи (объяснение для школьников). И ложна для всех остальных задач. Любая модель, любая функция имеет свою область определения. И это относится не только к физике, между прочим. Это относится ко всем наукам. В том числе общественным. В том числе к психологии. В том числе к политике. Модель подбирается под задачу - вот главное. Если вы ставите природе (или обществу) вопрос, вы должны четко понимать, какой ответ хотите получить . То есть для каких целей вы вопрошаете. В фундаментальной науке целью является удовлетворение любопытства. То есть ученые проводят массу опытов, а потом под них придумывают теории. Иногда бывает наоборот, придумывают теории, а потом проверяют их на адекватность реальности. «А если ввести Бога? - спросят меня верующие. - Не лучше ли будет тогда? Ведь появится общая система координат, общий отсчет. Проще станет жить и ориентироваться .» Увы. Введение гипотезы Бога ничего не дает. По той же самой причине: представления о Боге у всех разные. А Бог, как я уже писал выше, не выступает по телевизору с рекомендациями. А если бы и выступал... см. выше. А может быть, нам всем договориться одинаково понимать Бога, Добро, Зло?.. Тоже наивная попытка. Даже если «единомышленники» организуют общественную структуру с общими ценностями в рамках одной религиозной парадигмы (такие
структуры называются церквями или конфессиями) - все равно это дохлый номер! В любом, даже самом маленьком коллективе разным людям трудно договориться. А уж для больших коллективов социальная психология отмечает следующее вполне естественное явление: как только Община разрастается с единиц членов до десятков и сотен тысяч членов, так она неизбежно начинает дробиться на микроколлективы. Большие ядра неустойчивы. Они тут же распадаются на фракции, течения, кружки, группировки, секты. Община начинает дробиться и делить ценностные категории, толкования, а позже и имущество. Огромной по численности церковь быть просто не может: начинается процесс самораспада на ветки. (Это, к слову, называется эволюцией.) Поэтому общей религии для всех нет и быть не может. Едва возникнув на мгновение, она тут же распадется на десятки крупных и тысячи мелких кусков. Нет, религия - не выход. Значит, нужно привыкать жить в сложном мире, где все относительно - пространство и время, курсы валют, добро и зло, вкус и безвкусие, истина и ложь... Может быть, в таком мире жить и сложно, зато такой мир лучше охраняет интересы индивидуальности. Так, если вам кто-то говорит: «Думаю, лучше будет, если ты сделаешь то-то и то-то», не премините уточнить: «А для кого лучше?» Иначе непонятно. «Лучше, если они разойдутся...» Кому лучше? «Хорошо бы, если б ты сходила в магазин за хлебом...» Для кого хорошо? «Порнографию нужно Запретить...» Кому нужно? В этом вопросе даже два смысла: 1) Кому запретить - то есть, кто будет другим запрещать, кто станет решать за других? 2) Кому запретить - то есть, для кого она будет запрещена? «Социализм гуманнее капитализма...» Для кого? «Этот памятник портит облик города!..» В чьих глазах? «А правда состоит в том, что...» Чья правда? «Люди должны быть патриотами...» Кому должны? И почему? И все ли? Умоляю, никогда не забывайте уточнять фамилию того, кому будет лучше, вкуснее , добрее... Может быть, вовсе не вам? В общем, есть только одна Абсолютная Истина: Абсолютной Истины не существует! ГЛАВА 2. ПЕПЕЛЬНЫЕ ЛЮДИ Что было, когда ничего не было, или Парадокс времени Конечно, наиболее продвинутые граждане уже догадались, от какой печки я сейчас пойду плясать. От сингулярной, конечно. С тех пор, как наука точно выяснила, что Вселенная имеет начало, все серьезные граждане теперь пляшут от этой печки. Мир просто перевернулся в наших глазах, когда ученые поняли, что он начален (антоним слову «конечен»). А ведь сначала начала не было... Так во всяком случае полагала наука пару-тройку веков назад. Да что там пару-тройку! Так казалось физикам еще в начале XX века! В их понимании Вселенная бесконечно тянулась в пространстве и во времени. Она существовала всегда и везде. Это наполняло душу спокойной уверенностью, на фоне которой уже не особо замечались некоторые логические нестыковки. Например... Что значит - Вселенная будет существовать вечно? Это Значит, что срок ее жизни никогда не пройдет. Другими словами, до своей смер-
ти Вселенная не дотянет. Ясно и просто. Но при этом зависал вопрос о прошлом - как так могло случиться, что Вселенная существовала всегда? Это ведь означает, что в прошлом у нас тоже вечность! А вечность пройти не может по определению! Как же она умудрилась пройти и дотечь до наших дней? Почему мы вообще существуем, если до нашего существования - принципиально непроходимая бесконечность? Ясно, что Вселенная даже теоретически может быть вечной только односторонне - не как математическая прямая, тянущаяся в обе стороны без конца, а как математический луч, уходящий из точки в бесконечность. Тогда, глядя в прошлое, мы всегда можем сказать: от начала мира прошло столько-то биллионов лет, а глядя в будущее, увидим впереди вечность. Правда, уже несколько девальвированную отсутствием таковой в прошлом. А ну как и в будущем ее нет? Хорошо было древним! Они не задумывались над подобными вопросами. Их Вселенная была отражением локального мира, земного. В котором лето сменялось осенью, день - ночью, и даже редкие затмения подчинялись четкой ритмике, которую наиболее хитрые и обладающие свободным временем особи (жрецы) умели рассчитывать и предсказывать. Таков Мир! Он цикличен! Все возвращается на круги своя, ничто не ново под Луной. И все, что мы видим вокруг и переживаем внутри себя, когда-нибудь повторится в точности. Архимед снова будет сидеть и в задумчивости чертать на песке палочкой никому не понятные загогульки... Древний мир язычников был цикличным. Эту цикличность убило христианство. Христианство разорвало круг времени и остановило бессмысленное коловращение событий. Время стало направленным отрезком. Мир теперь имел начало (сотворение) и конец (Страшный суд). По обеим сторонам простиралась непостижимая бессобытийная вечность. Только «слева» от временного отрезка летал бесплотный дух Элохим, а «справа» толпы довольных праведников и безрадостных грешников пребывали кто в райской нирване, кто в огненной геенне, где испытывали кайф и душевные муки соответственно. Когда развитие наук впервые поставило под вопрос существование христианского Бога, ученые-позитивисты предположили, что Вселенная существовала всегда и будет существовать всегда. Это было первой научной моделью мироздания. У этой модели были свои недостатки. Как логические, описанные выше, так и физические. Во-первых, если Вселенная бесконечна во все стороны, то в ней бесконечное количество звезд, и в любой точке ночного неба должна быть звезда . То есть ночное небо должно светиться ВСЁ! Вместо черного неба с густотой звезд должно быть сплошное сияние! Этого не наблюдается. Может быть, число звезд хоть и огромно, но все же конечно? Во-вторых, Эйнштейн обратил внимание, что звезды в вечной и равномерной Вселенной под действием гравитации и благодаря случайной неравномерности должны были давным-давно собраться в одну кучу и свалиться друг на друга. Звезды ведь не расположены в строго математическом объемно-шахматном порядке, значит, всегда есть некоторые, пусть небольшие, звездные сгущения, которые неминуемо послужат концентраторами гравитации и вызовут сначала слабое, а потом все более нарастающее движение других звезд в сторону этих скоплений. А там уж и до беды недалеко!.. То есть стационарная Вселенная попросту неустойчива! А поскольку она вечна, то вечность назад уже должна была съежиться. Почему же не произошло всеобщей катастрофы? Может быть, наряду с силами мирового тяготения действуют силы отталкивания? Чтобы придать Вселенной равновесие, Эйнштейн ввел в свои уравнения новый член - некую космологическую постоянную, обозначив ее греческим значком «лямбда». Эта самая лямбда и обеспечивала «расталкивание» Звезд. Эйнштейн свою лямбду не любил. Потому что как физик прекрасно понимал, что высосал ее из пальца - только для того, чтобы уравнять члены в формуле. Ну, и заодно спасти свою модель Вселенной от «кучи -малы» .
И многие физики тоже не любили эйнштейновскую лямбду. По той же причине: если силы всемирного тяготения наблюдались ими постоянно невооруженным глазом (шел, поскользнулся, упал, очнулся - гипс), то никаких сил всемирного отталкивания и в помине не было! Гениальный Ландау запрещал своим студентам даже упоминать об этой тухлой лямбде. В общем, физикам нужно было какое-то иное объяснение существования Вселенной. И они это объяснение нашли. В 1923 году питерский профессор Александр Фридман нашел нестационарное решение уравнений Эйнштейна. Он показал, что если Вселенная расширяется, то это расширение с успехом может заменить придуманную Эйнштейном «лямбду расталкивания». Звездные скопления потому не сваливаются друг на друга под действием гравитации, понял Фридман, что галактики просто активно разлетаются друг от друга, словно вылетели все из одного центра после некоего мощного первотолчка. Позже это было подтверждено экспериментально. В 30-х годах американский астроном Хаббл проанализировал данные астрономических наблюдений и пришел к выводу, что Фридман абсолютно прав. Было открыто так называемое «красное смещение» (говорящее, что галактики действительно удаляются от Земли, причем чем они дальше, тем быстрее) и обнаружена фоновая температура Вселенной, равная 3 градусам по Кельвину (минус 270 градусов по Цельсию). В какую сторону ни направь радиотелескоп, отовсюду к нам доходит равномерное фоновое излучение частотой З'Ю11 Гц, не имеющее никакого конкретного источника. Это тепловой шум Вселенной, остатки великих температур, бушевавших в момент ее рождения. Так возникла теория, которой сейчас придерживаются все физики и космологи - теория Большого взрыва. Сегодня наука представляет себе рождение мироздания следующим образом... Мир появился из сингулярности. Сингулярность, как известно ныне каждому юноше, обдумывающему житье, - это точка бесконечно малого радиуса с бесконечно большой плотностью и бесконечно большой температурой. Ее мгновенный разлет, называемый Большим взрывом, и сотворил материю, время и пространство. Случилось это, по последним данным, 13,7 миллиардов лет тому назад. А что было до сингулярности? И откуда она вообще взялась? И где она взялась , если не было пространства?.. Хорошие вопросы. Их всегда задают физикам. И физики начинают честно отвечать , употребляя такие выражения, как «первичный вакуум», «хиггсово поле», после чего ясности у спросившего не прибавляется, а желание спрашивать пропадает само собой. Поэтому я нахожусь в затруднении. Но раз уж взялся за гуж, не говори, что пупок надорвал. Начнем, пожалуй. Тем более что на первый, самый естественный вопрос я в своей жизни отвечал неоднократно. Как вы понимаете, случалось это чаще всего в столовой нашей редакции где-то между вторым и компотом. - А что же было ДО сингулярности? - на голубом глазу спрашивали меня редакционные девушки, любившие прислушиваться к нашим с Валерием застольным беседам. Вопрос некорректно поставлен. Здесь некорректность того же рода, как в знаменитом вопросе «вы уже перестали пить коньяк по утрам?» Кратко ответить невозможно, потому что в вопросе уже содержится утверждение о том, что вы пьете коньяк по утрам. И вопрос касается только одного - перестали или продолжаете. А если я не пью? Или не коньяк? Или не по утрам? Или весьма эпизодически? Так и в вопросе о том, что было до сингулярности. В нем ведь стоит словечко «до». А оно предполагает шкалу времени, на которой относительно любой произвольной точки можно выбрать состояние «до» (слева) и состояние «после» (справа) . А если эта шкала - не прямая линия, а луч? Левее начальной точки у луча нет ничего. Соответственно, вопрос о том, что было «до» сингулярности, лишен смысла. Потому что времени не было.
А почему физики говорят, что времени не было? А потому, что не было событий . Услышьте, что я сказал! Это очень важное замечание - про события. Доверчивый мой друг Валера Чумаков, который верит не только в существование Бога, но и в разные другие глупости, всерьез утверждает, что в далеком светлом будущем люди изобретут машину времени и начнут вовсю путешествовать туда-сюда. Как эта вера в машину времени сочетается у него с верой в христианского Бога, я не совсем представляю. Впрочем, может быть чудесное воскрешение Христа - дело рук пришельцев из будущего? Не будем фантазировать. Мы-то знаем, что времени нет. Времени нет. Есть движение материи в пространстве, которое воспринимается нами как время. Я пытался объяснить это Валере. Но порой простые вещи воспринимаются людьми очень тяжело... - Валера! Для того, чтобы попасть в прошлое, нужно «всего лишь», чтобы все атомы, все излучения, все элементарные частицы во Вселенной были расположены так, как они были расположены в тот момент времени, в который ты хочешь попасть - в тех же пространственных координатах и с теми же импульсами. Ну, кроме тех молекул и атомов, разумеется, которые составляют тебя, ведь ты же хочешь погулять по прошлому, а не превратиться в младенца или исчезнуть... Как ты понимаешь, Валера, это невозможно. По многим причинам. Нет такой энергии во Вселенной, чтобы переставить все ее частицы в нужное положение и запустить . Нет такого механизма, чтобы заставить их это сделать. Нет полной информации, где и как располагались все частицы Вселенной, допустим, 25 октября 1917 года. (А уж если учесть принцип Гейзенберга, который иначе называют принципом неопределенности, задача представляется совсем туманной... Принцип Гейзенберга гласит, что мы принципиально никогда не можем знать одновременно и импульс (скорость) и координату частицы. Но о Гейзенберге ниже.) Время - такая же искусственная придумка физиков, как энергия. Ведь энергии тоже не существует! Энергии не существует «в чистом виде». Есть движение, воспринимаемое как мера кинетической энергии. Есть высота подъема тела, воспринимаемая как потенциальная энергия. Есть электромагнитное излучение, которое физики иногда действительно обзывают энергией. Но это лишь фигура речи. Такая же как «чайник закипел». Чайник ведь не кипит, кипит вода в чайнике. Просто после того, как Эйнштейн написал свою великую формулу Е=тс2, стали говорить , будто наука установила связь между энергией и массой. На самом деле с помощью эйнштейновской формулы стало возможно выразить любую энергию в единицах массы (килограммах) , а любую массу в единицах энергии (джоулях) . Не более. А в физическом смысле формула установила связь между веществом и излучением. Излучение - это не энергия. Излучение - это материя. Материя имеет три ипостаси - вещество, поле, вакуум. А фикцию энергии физики придумали для обсчета процессов. И так к ней привыкли, что стали уже воспринимать как нечто самостоятельно существующее. Вот и время есть лишь некая придуманная величина, удобная для расчетов. В мире нет энергии. В мире нет времени, есть только движущаяся материя. Собственно, время всегда и измеряется по равномерному движению - ходом стрелки в часах, пересыпанием песка в стеклянной колбе, оборотами Земли вокруг Солнца. А вот почему время направленно? Действительно, в пространстве можно двигаться как направо, так и налево, как вперед, так и назад, а во времени - только вперед. Почему существует стрела времени? По той же самой причине: времени нет. Время проявляется через законы движения материи. А они таковы, что некоторые процессы идут направленно. Это, собственно, и воспринимается нами, как стрела времени. Например, тепло от горячего тела передается менее нагретому. Почему? А чис-
то статистически. Ведь тепло - мера скорости частичек тела. Горячие, то есть быстрые частицы, стукаясь с холодными, передают им часть своего импульса, скорости уравниваются. Конечно, теоретически возможен вариант, когда медленная частичка так удачно стукнет быструю, что скорость быстрой еще больше увеличится, а медленная совсем остановится. Но это крайне маловероятное пространственное сочетание скоростей и направлений движения (медленный атом «догнал» сзади быстрый и подтолкнул под определенным углом). Чаще всего происходят обычные хаотичные соударения, выравнивающие скорости. Так что знаменитое Второе начало термодинамики, запрещающее передачу тепла от холодных тел горячим, носит чисто статистический характер. И тепловая смерть Вселенной, предсказанная Клаузиусом - дитя статистической физики... Это - термодинамическая составляющая стрелы времени. Есть и иные составляющие. При столкновении двух протонов получается ядро «тяжелого водорода», позитрон и нейтрино: р+р—>:Н+с +и Это одна из тех реакций, которые идут в недрах звезд небольшой массы. Теоретически все реакции в природе обратимы. Но! После столкновения нейтрино улетело прочь из звезды со скоростью света - и поминай, как звали. Теоретически можно представить себе встречу тяжелого водорода, позитрона и шального нейтрино. Однако вероятность этой встречи, во-первых, чрезвычайна мала. А во-вторых, нейтрино практически не взаимодействует с веществом. Эта шальная частичка может легко прошить свинцовую плиту толщиной от Земли до Солнца. Так что и по этой причине вероятность обратной реакции ничтожна. Потому звезды и светят, что идут в них направленные (необратимые) реакции. Потому и существует то, что мы воспринимаем, как направление времени, как необратимость. Которая на самом деле - лишь направленные реакции. Новорожденный мир Итак, мы не можем сказать, что было «до» сингулярности. Зато мы можем сказать, что было после. И высказать, некоторые предположения о том, как она возникла. Представим себе: время от Сотворения - ноль. Сингулярность - бесконечная плотность, бесконечная температура, бесконечно малый размер. Точка. Точка отсчета . Начали! Когда с момента начала мира прошло 1СГ35 секунды, Великое Взаимодействие перестало существовать... Так... Кажется, я изрядно влип. Теперь мне придется объяснять, что такое Великое Взаимодействие. Материальчик еще на пару-тройку популярных книжек... Признаться, я испытываю некоторые затруднения, раздумывая над этой частью книги. Мне совершенно не ясно, что и в какой мере требует пояснения. Нужно ли мне излагать школьный курс, или читатель не дурак и примерно представляет, как устроено вещество и чем отличается нейтрон от протона. Во всяком случае я очень хочу на это надеяться, чтобы иметь возможность не пересказывать то, что и так должен знать любой культурный человек. Мне не хочется верить, что среди моих читателей есть люди, которые не понимают принципов организации таблицы Менделеева и не в курсе физического смысла номера химического элемента. А если подобные люди еще существуют, им нужно прекратить чтение данной книги, пойти и немедленно повеситься. Так выйдет гораздо гуманнее для всего цивилизованного человечества. Не тяните, умоляю вас... Вы еще здесь?.. Ладно, читайте дальше, дядя шутит... И все-таки в дебри физики мы с вами углубляться не будем. Скажу вкратце, для справки, что любые события, происходящие в нашем мире, объясняются только
четырьмя главными физическими взаимодействиями - гравитационным, сильным, слабым, электромагнитным. Гравитационное взаимодействие отвечает за всемирное тяготение. За вращение Земли вокруг Солнца, за то, что мы ходим по нашей планете, а не улетаем с нее к чертовой матери. Любой предмет, имеющий массу, притягивается к любому другому массивному предмету. Таково проявление одного из свойств вещества - массы. Другое свойство вещества - электрический заряд. Если «гравитационный заряд» имеет как бы один знак (все тела массивны, а все массы притягиваются) , то электрических зарядов два - положительный и отрицательный. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются, все хорошо... Это называется электромагнитным взаимодействием. Электромагнитное взаимодействие отвечает почти за все, что мы наблюдаем вокруг себя, за всю химию, биологию, упругость, силы трения... Химические, биологические, механические реакции - это все разные проявления электромагнитного взаимодействия. Сильное взаимодействие - это внутриядерные силы, они отвечают за связь протонов и нейтронов в ядре атома. Если бы не эти чудесные силы, атомные ядра вмиг разлетелись бы под действием сил электростатического отталкивания, ведь они сложены из одноименно заряженных частиц - протонов! Наконец, слабое взаимодействие. Его еще называют распадным. Оно отвечает за превращения элементарных частиц в микромире. При слабом взаимодействии, как правило, выделяется нейтрино. Если бы не нейтринные реакции, не светило бы нам солнышко! Считается, что в первое мгновение существования мира, когда размер Вселенной составлял несколько микрон, четыре мировых взаимодействия были неотличимы друг от друга и представляли собой одно Великое Взаимодействие. Все усилия физиков сейчас направлены на разработку теории, которая объединила бы четыре взаимодействия в одно, суперсимметричное взаимодействие. Это было бы здорово и многое объяснило бы в мире, но пока что удалось разработать только модель электрослабого взаимодействия, объединив в одно электромагнитное и слабое... Но вернемся к нашему миру, которому Ю-35 секунды от роду. Температура мира в этот момент составляла 1014 ГэВ, а плотность его была 1080 г/см3. Чтобы вы имели представление о том, что такое 1014 ГэВ, я скажу, что это 1027 градусов Кельвина. То есть температура мира на тот момент была 1 ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО градусов по Кельвину. Или по Цельсию, тут уж без разницы. А возраст мира составлял 1/100 ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО ООО долю секунды. При этом диаметр Вселенной равнялся 10 сантиметрам. Немногим больше теннисного мяча. Именно в этот миг гравитационное взаимодействие отделилось от Великого, повысив разнообразие мира «на единичку». Это и было первым шагом эволюции. Что вообще такое эволюция? Эволюция - это процесс усложнения материальных систем1 . Дальше Вселенная стремительно раздувалась, «обменивая» температуру на пространство. Энергия (температура) Вселенной быстро падала, а сцена для будущих действий (пространство) стремительно расширялась. (Позже знаменитый физик Александр Линде назовет это стремительное расширение инфляцией). Механизм эволюции запустился. В первые мгновения не было никакой разницы между веществом и излучением - Вообще-то эволюция это - процесс развития, состоящий из постепенных количественных изменений, без резких скачков (в противовес революции). Причем может вести как к усложнению, так и к упрощению, потому что сам этот процесс не причина, а следствие чего-то другого.
они были симметричны, неразличимы. В многочисленных столкновениях вещество превращалось в поле, а поле1 в вещество. Позже вещество и излучение разделились . Отделилось сильное взаимодействие, и их стало уже три - гравитационное, сильное и электрослабое. В момент времени Ю-12 секунды наконец слабое взаимодействие отделилось от электромагнитного. Плотность мира тогда составляла 1020 г/см3, температура 1016 °К, а размер приближался к миллиарду километров. Шло время2. И в момент, когда Вселенной стукнуло 1СГ6 секунды, а ее температура упала до величин совсем уже неприличных 1013 °К, бедняжку раздуло до 100 миллиардов километров, а кварки начали слипаться и формировать нейтроны и протоны. Здесь необходимо маленькое пояснение. Как известно, практически все вещество, которое мы видим вокруг себя, «сделано» из трех элементарных частиц - протона, нейтрона и электрона. Сейчас физики, которые занимаются элементарными частицами, предполагают, что протоны и нейтроны строятся из более мелких частичек - кварков. На этом предположении они даже построили новую теоретическую науку - квантовую хромодинамику. Наука хорошая получилась, вот только проверить ее на практике никак невозможно: чтобы разбить протон на кварки, необходимо приложить совершенно невообразимую энергию3, которая существовала в первые мгновения жизни Вселенной. Тогда энергии горячей Вселенной хватало для того, чтобы отрывать кварки друг от друга. Теперь настали иные времена. Это очень важный момент в понимании механизмов эволюции! Тех самых механизмов , которые действуют на всех природных уровнях. Запомните первое правило эволюции: как только энергия связи между частичками становится выше шальной энергии среды, так появляются первые структуры, которые среда уже не может разрушить: силенок не хватает. Почему не растворяется и не рассыпается камень? Потому что энергия окружающего его воздуха недостаточна для того, чтобы разорвать связи внутри камня, Но если мы начнем повышать энергию среды, камень рано или поздно расплавится и растечется. Брак - это совместное сожительство двух человеческих частичек. Но если мы начнем повышать агрессивную энергию среды, создавать людям невыносимые трудности в жизни, их брак распадется. Энергия среды превысит энергию брачной связи. Впрочем, до браков нам еще далеко, у нас пока что прошло только 10_6 сек. Вселенная представляла собой кашу из лептонов, излучения, протонов и нейтронов. Посмотрим, что стало с этой кашей дальше. Поскольку взорвавшаяся Вселенная расширяется, ее температура падает - и вещественные структуры еще больше усложняются. Когда с момента рождения мира прошла одна десятая доля секунды, температура мира упала до 30 миллиардов градусов. В это время начали формироваться первые ядра гелия (два протона, два нейтрона) и дейтона (тяжелого водорода). Важный момент - практически все частицы новорожденной Вселенной к этому моменту уже проаннигилировали со своими античастицами, то есть взаимоуничтожились , превратившись во вспышки света. В «живых» остался мизер - одна миллиардная часть того, что было. Дело в том, что частиц оказалось на одну миллиардную долю больше, чем античастиц. Вот из этой одной миллиардной и состоит теперь весь наш мир. Лишь одна миллиардная часть того, что было, осталась! Я говорю это затем, чтобы вы поняли второе эволюционное правило - количество неудачных попыток на много порядков превышает количество удачных. Природа действует без плана. Природа действует вслепую. Методом проб и ошибок. Поэтому ей приходится работать с большим запасом. Например, чтобы получился мир, Ну, поле тоже вопрос из вопросов. 2 А оно тогда шло так же как сейчас? 3 Что сейчас и делается в сверхмощных ускорителях, типа Большого Андронного Коллайдера.
ей «пришлось» создать вещества в миллиард раз больше необходимого. И сразу третье правило эволюции: с течением времени число удачных попыток растет! Из миллионов семян одуванчика выживает одно-два. Из 1 145 ООО устриц-мальков выживает одна. Поэтому, чтобы продолжить вид, устрица откладывает 150 ООО ООО икринок2. Космические цифры, правда?.. Но с повышением уровня организации материи число удачных попыток возрастает. Чтобы выжил десяток мальков осетра, природе уже не нужны миллиарды икринок, достаточно тысяч. Полвека - век назад в крестьянских семьях выживало до половины родившихся детей. Сейчас у современных горожан выживают почти все. Это наглядное действие эволюции . К этому действию мы еще вернемся не раз. ...Итак, минула тысяча лет. Вселенную раздуло еще больше, ее температура упала до 30 ООО градусов (1 эВ), и стало возможным появление первых атомов. Дело в том, что энергия связи электрона с ядром атома равна 1 эВ. И как только энергия среды упала ниже этой отметки, электроны перестали отрываться от ядра . Прошло 200 миллионов лет. Температура Вселенной упала примерно до 300 °К. Начали формироваться более сложные структуры - звезды. Они конденсировались из межзвездного газа, который состоял в основном из водорода с примесью гелия. (Еще несколько лет назад считалось, что первые звезды зажглись только через миллиард лет после начала мира, однако последние астрономические данные сократили этот срок впятеро.) Дальнейшая эволюция вещества шла уже в недрах звездных топок. Все, что стоит в периодической системе химических элементов правее и ниже гелия, то есть практически вся таблица Менделеева - это продукт звездных фабрик. В результате ядерных реакций, которые я сейчас не буду приводить, чтобы совсем не распугать читателей, в недрах первого поколения звезд было произведено то вещество, из которого состоим мы с вами - все эти углероды, магнии, кислороды, железо... в общем, все, кроме трансурановых. Химические элементы, расположенные в таблице Менделеева правее железа, вырабатываются при взрывах сверхновых звезд. В зависимости от массы звезда может либо тихо угаснуть, либо взорваться. Некоторые звезды взрывались, раскидывая по галактике наработанный материал. Межзвездная пыль под воздействием гравитации конденсировалась в пылевые облака, из которых формировалось второе поколение звезд - уже с планетными системами. Из этих веществ сформировались и мы. Так что кто-то из астрономов был совершенно прав, когда сказал, что люди состоят из пепла умерших звезд. Это не поэтическая фраза, это простая констатация факта. Вообще процесс формирования и горения звезд весьма интересен, и я бы обязательно уделил ему побольше места, но боюсь уже злоупотреблять вниманием читателя. Упомяну лишь, что эволюция вещества в межзвездных просторах доходит до органических соединений. То есть органические вещества впервые появляются не на планетах, как думают многие, а прямо в межзвездной пыли. В штате Аризона, в обсерватории Китт Пик стоит работающий на миллиметровых волнах радиотелескоп, специально предназначенный для поиска в межзвездном газе молекулярных соединений. С его помощью было установлено, что туманность Ориона является так называемым ГМО - гигантским молекулярным облаком. И в составе этого облака присутствуют такие сложные органические соединения, как метил, формальдегид, изоциановая кислота, муравьиная кислота, метанол, метиламин, диметиловый эфир и другие. К слову сказать, многие из этих органических молекул являются основой молекулы ДНК. ...Это все примеры физической и химической эволюции вещества. До эволюции 1 Осталось только Заменит слово «природа» словом «бог». 2 Вообще-то 50 млн., и то За сезон.
биохимической и следующей за ней биологической, а также социальной мы пока еще не добрались. Нам нужно решить еще один вопрос, о котором в звездных скитаниях мы как-то позабыли - а откуда возникла сингулярность? ГЛАВА 3. ВСЕЛЕННАЯ ВОЗНИКЛА ИЗ НИЧЕГО ЗА ПРОСТО ТАК Непустая пустота Да, это правда. Если, конечно, считать «ничевом» тот первичный бессобытийный вакуум, в котором возникла наша чудесная сингулярность - зерно Вселенной. Между тем вакуум вовсе не «ничего». Вакуум не пустота, как многие полагают. С тех пор, как Дирак обозвал вакуум морем виртуальных частиц, мнение физиков о вакууме кардинально изменилось. Это раньше он был «пустым вместилищем вещей», а ныне превратился в представлении ученых в полноценную материю, пусть и с несколько необычными свойствами. Вакуум представляет собой океан виртуальных, то есть никак не проявленных частиц. Частиц без всяких свойств! Частиц в особом, «нулевом» состоянии. Представить себе это непросто. Ведь если что-то никак не проявляет себя в этом мире, значит, оно не существует! Почему тогда физики говорят, что вакуум - море виртуальных частиц? Почему не табуреток? Не арбузов? Ведь и вакуумные табуретки, и вакуумные арбузы тоже никак не проявляют себя в этом мире! А дело в том, что вакуум постоянно «кипит» - виртуальные частицы все время на мгновение выныривают в реальность, то есть появляются из ничего и тут же исчезают . По закону сохранения заряда возникают частицы из вакуума только парами - частица вместе с античастицей, например, электрон - позитрон, протон - антипротон... Пары возникают и сразу схлопываются. Схлопываются они так быстро, что «увидеть» их невозможно. Но можно успеть растащить. Если приложить к вакууму сильное электромагнитное поле, то можно растащить в разные стороны возникшие электрон и позитрон, прежде, чем они схлопнутся. Такие опыты были поставлены. Был обнаружен еще один эффект, говорящий о том, что вакуум непрерывно порождает и съедает частицы. «Если вакуум действительно кипит, то элек- трон-позитронные пары, которые образуются вокруг реального атома, должны вносить небольшие коррективы в движение электрона по атомной орбите - экранировать заряд электрона от внешнего наблюдателя» - рассуждали физики. Эти эффекты были обнаружены экспериментально и названы лэмбовским сдвигом. ...Чует мое сердце, что вакуум преподнесет нам еще немало сюрпризов. Кажется, один он уже преподнес... Добрый папа В самом конце XX века в Беркли (штат Калифорния) состоялась конференция на тему «Наука и духовные искания». На нее съехались более трехсот светил физики и биологии со всего мира. В большинстве своем верующие. Один из участников - Чарлз Таунс, который в 1964 году вместе с Басовым и Прохоровым получил «нобе- левку» за создание лазера - сказал: «Мне кажется, за законами мироздания скрывается разумное существо». Ну, сказал и сказал. Мало ли, кто что говорит. Но в общем контексте конференции это прозвучало так, что даже такой серьезный журнал, как «Newsweek» вышел с заголовком «Наука открывает Бога». Конечно, «Newsweek» поторопился со своим заголовком. Во-первых, большинство
ученых все-таки люди неверующие. Журнал «Nature» опубликовал данные опроса среди американских ученых. Оказалось, что даже в пуританской богобоязненной Америке, где атеистом быть неполиткорректно, неприлично (все равно, что признаться вслух в инцесте) и даже подозрительно, лишь сорок с небольшим процентов ученых признались, что верят в «личного Бога». Обратите внимание - в «личного Бога». Эта расплывчатая формулировка - почти эвфемизм слова «агностик» . А агностиками (то есть людьми, сомневающимися в существовании Бога) обычно называют себя те американцы, которым стремно лепить себе на лоб непристойное слово «атеист». Во-вторых, наука не может «открыть» Бога, скорее, она его постоянно закрывает . Даже искренне верующие ученые решительно изгоняют Бога из своей вотчины - физики из физики, биологи из биологии... Просто потому, что таков научный принцип - искать естественные объяснения реальности, а не сверхъестественные. Ни один ученый не использует гипотезу Бога в своих исследованиях. Поскольку использовать такую гипотезу означает просто прекратить думать и начать молиться . Между прочим, Ватикан не без интереса отнесся к вышеупомянутой конференции верующих ученых, которые хотели «примирить» веру с наукой. И это при том, что каждый конкретный ученый решительно вытеснял Бога за пределы своих знаний, отодвигая его либо в область непознанного, либо в эфемерную область «духа»... Папа Иоанн Павел II вообще к науке относится лояльно. Он реабилитировал Гали- лео Галилея и Чарлза Дарвина, извинился за мелкие неприятности, доставленные Европе святой инквизицией, а в своей энциклике от 1998 года даже предложил ученым и церкви заключить «перемирие». Ватикан уже не протестует против происхождения человека от обезьяны. Сломив сопротивление наиболее реакционного крыла попов, Папа, припертый к стенке научными фактами, признал и благословил дарвиновское учение об эволюции, заявив : «Не будем спорить, все равно биологи разбираются в этом лучше». По сути, у Папы осталась только одна область науки, за которой может прятаться Бог, - космогония. Парадокс: та самая космогония, которая когда-то смертельно рассорила науку и церковь, из-за разных взглядов на которую заживо сгорел на костре несчастный Джордано Бруно, после открытия Большого взрыва Заставила поникшую церковь вновь встрепенуться. «Признание Большого взрыва только облагородило облик Бога!» - воскликнул ватиканский астроном и иезуитский патер Вильям Штегер. Действительно, если мир начален, если был Первотолчок, то... Бог опять очень удачно нарисовался в качестве Первопричины. Кто сделал этот Первотолчок, кто сотворил сингулярность? Почему бы не Бог? Любопытно, что одним из создателей теории Большого взрыва был молодой бельгийский священник и астроном Жорж Леметр. В 1931 году он опубликовал теорию, по которой мир произошел из «первоатома», который взорвался, и из него вылетели время, пространство и материя. «Становление мира, - писал Леметр, - можно сравнить с отгорающим залпом фейерверка. Мы стоим на остывшей лаве и смотрим, как медленно гаснут солнца». Эту теорию он придумал в конце 1920-х годов после посещения обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии. Именно там Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики разлетаются в разные стороны, как осколки гранаты. Леметр экстраполировал их движение в обратную сторону и придумал Большой взрыв. Его гипотеза потом стала общепризнанной теорией. Ужасный конец или ужас без конца? Из теории Большого взрыва вытекали два предположения относительно дальнейшей судьбы мира - разлет галактик либо прекратится, заторможенный силой все-
мирного тяготения, либо продолжится. В первом случае после остановки галактик начнется их ускоряющееся стягивание , и Вселенная опять схлопнется в сингулярность. Ничто не сможет выжить в этом кошмаре, мы же знаем, что такое сингулярность - в ней нет ни времени, ни пространства, ни даже элементарных частиц. Зато потом сингулярность опять взорвется новой вселенной... Во втором случае разбег галактик будет продолжаться вечно. Звезды, в конце концов, погаснут, и в темном пространстве останутся холодные комки материи в виде остывших звезд и планет. Возможен и еще более неприятный вариант - распадется само вещество. Это зависит от того, вечен ли протон. Раньше считалось, что протон - частица вечная. Потом у физиков-теоретиков появились предположения, что время его жизни хоть и огромно, но все-таки конечно. Проводились даже эксперименты - ученые искали случаи спонтанного распада протонов. Не нашли. То ли протон все же вечен, то ли время его жизни больше, чем предположили . Если протон не вечен, вещество во Вселенной - все эти остывшие холодные куски материи через неисчислимые биллионы лет распадутся, и остается только излучение, нейтрино и редкие электроны и позитроны. Причем одну частицу от другой будет отделять расстояние, в миллиарды раз превышающее размеры сегодняшней Вселенной. Кошмар пустой вечности, в которой нет никаких структур, а только хаос. Но дело сейчас не в этих частностях - распадется протон или не распадется. Дело в том, что если Вселенная живет по первому сценарию, пульсирующему - то взорвется, то опять схлопнется, - Бог делается ненужным. Вселенная (точнее, вселенные) существует как бы вечно, и ни в каком Создателе вроде бы не нуждается. А во втором случае - бесконечного раздутия - вроде бы нуждается! От чего зависит сценарий жизни Вселенной? Расчеты говорят: от средней плотности Вселенной. Если она больше критического значения, значит, общая масса, содержащаяся во Вселенной, такова, что ее взаимопритяжение затормозит разбег и начнется сбег галактик. Если средняя плотность меньше - разлет будет продолжаться вечно. Точная величина средней плотности Вселенной неизвестна. Но! Но в последнее время (если быть точным, за последние годы XX и первые годы XXI веков) появились новейшие данные, которые проясняют дальнейшую судьбу мироздания. Они свидетельствуют о том, что разлет галактик никогда не сменится сжатием. Но и вечным этот разлет не будет! Как же так?! Ведь выше мы писали, что если Вселенная не пульсирует от сингулярности к сингулярности, значит, она вечна в одну сторону - в будущее. Но тут внес свою лепту новый радиотелескоп «Хаббл»... Космический телескоп «Хаббл» обошелся американцам в полтора миллиарда долларов. Когда в 1990 году его запустили в космос, он стал самым дорогим спутником в истории человечества. Но это еще не все! Три года спустя к нему пришлось послать экспедицию из семи астронавтов на шаттле, поскольку выяснилось, что оптика телескопа слабовата для тех наблюдений, которые хотели получить ученые. Переоборудование телескопа на орбите обошлось еще в миллиард долларов . Что же приобрело человечество за два с половиной миллиарда американских денег? Новые знания о начале и конце Вселенной. Телескопу удалось заглянуть в прошлое на 12 миллиардов лет и понять кое-что о начале Вселенной. Ведь телескопы - это машины времени. Чем они чувствительнее, тем дальше заглядывают в пространство и, соответственно, во время. От Луны до Земли излучение идет одну секунду. От Солнца - 8 минут. Мы видим Луну, какой она была секунду назад. Мы видим Солнце, каким оно было 8 минут назад. Мы видим звезду альфа Центавра такой, какой она была 4,3 года назад, по-
тому что до нее 4,3 световых года. «Хаббл» заглянул на 12 миллиардов - все равно, световых или обычных, - лет. Еще немного, и мы заглянем еще дальше, еще ближе к первым мгновениям мироздания . «Хаббл» изучал сверхновые. Сверхновые, как вы знаете, - это взорвавшиеся звезды. Их пойманное телескопом излучение принесло настоящую сенсацию - оказалось, что ускорение разлета галактик во Вселенной растет, вместо того, чтобы падать! Это очень странно. Ведь гравитация должна тормозить первичный толчок Большого взрыва. И то, что они не тормозятся, а, напротив, ускоряются, было для астрономов совершенно неожиданным. Оказывается, какая-то сила властно расталкивает Вселенную. Пространство (по сути - вакуум) пухнет, как тесто, разнося изюминки галактик, содержащиеся в нем, все дальше и дальше друг от друга. Что же играет роль дрожжей? Подсчитано, что три четверти всей суммарной энергии Вселенной приходится именно на долю этой таинственной расталкивающей силы, возникающей из пустоты, из ничего , из вакуума. Может быть, Бог и есть Ничто? Физикам пришлось вспомнить о ненавидимой эйнштейновской лямбде - константе «космического расталкивания». Сейчас и физики, и журналисты ее называют темной энергией, такой термин утвердился. Но если последние видят в темной энергии нечто чуть ли не мистическое, первые говорят о ненулевой плотности вакуума . Раньше считалось само собой разумеющимся, что плотность пустоты равна нулю. Плотность воды равна единице - в одном кубическом сантиметре воды содержится один грамм этого вещества. В одном кубическом сантиметре железа около восьми грамм вещества. А сколько вещества в пустоте? Нисколько! Ноль грамм! Поэтому-де и плотность вакуума должна равняться нулю. Но вакуум - не пустота. Вакуум - море непроявленных частиц. А еще в вакууме всегда есть какое-то электромагнитное поле. И если плотность вакуума отлична от нуля, это и может производить эффект расталкивания вещества во Вселенной. Вот один из сценариев дальнейшей жизни Вселенной. С учетом вакуумного расталкивания его разработал профессор Роберт Колдвелл из Калифорнийского технологического института. У него получилась Теория большого разрыва, согласно которой через 22 миллиарда лет темная энергия разорвет Вселенную на элементарные частицы. Сейчас наш мир находится на плато-фазе своего развития, то есть все более-менее спокойно. Но потом процесс пойдет по нарастающей, ускоренно, взры- вообразно, по экспоненте... За 60 миллионов лет до Конца света Млечный путь разлетится на отдельные звезды. За три месяца до Большого разрыва темная энергия вакуума оторвет от Солнца планеты, которые разлетятся во все стороны. За месяц до конца света начнут разлетаться газовые шары звезд. Затем, за полчаса до Конца света начнут взрываться планеты. За несколько секунд до Конца света разлетятся на отдельные атомы молекулы. За Ю-19 сек до Конца света электроны посрывает со своих атомных орбит. Чуть позже развалятся атомные ядра, разлетевшись на отдельные протоны и нейтроны. Вселенная снова станет без- видна и пуста. Этот печальный сценарий будет реализован, если: 1) Колдвелл прав в своих расчетах и предположениях; 2) данные астрономических наблюдений за сверхновыми интерпретированы правильно. А между тем всемирно известный физик Андрей Линде так не считает. Это тот самый Линде, который раньше жил в Питере, а ныне служит профессором в Стэнфорде. Именно он разработал теорию космической инфляции, которой мы здесь не касались за недостатком места, и которая позволила объяснить некоторые странности в строении нашей Вселенной, например, однородность распределения вещества во Вселенной в больших масштабах. Так вот, Линде не считает, что Вселенную ждет вечный разлет. Он полагает, что мы сейчас «присутствуем» при окончательной фазе ее увеличения, которая
сменится сжатием... Но в любом случае все это - дела дней далеких. О будущем человечества и мира мы еще поговорим, а пока... Физический Бог Не ко времени увлекшись рассуждениями о конце Вселенной, мы позабыли про Бога и про главный вопрос - откуда взялась сингулярность? Пришла, наконец, пора на него ответить. Может, это боженька подсуропил? Надо сказать, представления о Боге у последней волны верующих физиков и космологов сильно отличаются от традиционных. Они знают о Вселенной слишком много, чтобы их Бог был похож на Бога былых времен. В мир пришел новый Бог. Не ревнивец. И не вседержитель. И не глобальный контролер. И не судья. Ему, вообще, похоже, глубоко плевать на мелких козявок, копошащихся на одной из планет, болтающейся вокруг третьестепенного желтого карлика на окраине одной из мирнадов галактик. За последние 13 миллиардов лет он ни разу не вмешался и не оставил никаких видимых следов участия в делах Вселенной. Это Бог, когда-то запустивший Вселенную и больше не вмешивающийся в течение событий в ней. Не только физики, но и современные биологи (они тоже не понаслышке знакомы с эволюцией!) отводят Богу роль весьма скромную, потому что прекрасно видят и понимают законы развития. И знают, что законов природы вполне достаточно для развития Вселенной и человека в ней. Генетик и лауреат Нобелевской премии Вернер Арбер заметил: «Бог создал нечто самоорганизующееся. Он был настолько хитер, что спланировал все так, чтобы ему незачем было вмешиваться». Итак, здесь Бог не нужен. Все идет своим чередом, который раз и навсегда задан Им. А Им ли? До этого вопроса мы скоро дойдем. Впрочем, если даже Бог и запустил Вселенную, то предвидеть, как все будет в ней развиваться, он не мог. Просто потому, что создавая законы Вселенной, сам же создал знаменитый принцип неопределенности, который иначе называют принципом Гейзенберга. Принцип, который лежит в основе всех мировых случайностей и принципиальных непредсказуемостей. Об этом принципе мы еще поговорим подробнее , а сейчас отметим лишь, что, будучи открытым в начале XX века, он положил конец легендам о божественном всезнании. Во всяком случае, в глазах физиков. Создав принцип неопределенности, Бог сам себя ограничил. Открытие этого принципа означало, что мир не фатален. И что в нем просто не содержится абсолютно точной информации о нем самом. Тогдашних физиков, выросших в парадигме ньютоновской механики, это потрясло. Даже Эйнштейн недоумевал: «Неужели Бог играет в кости?» Это не значит, что Эйнштейн верил в Бога. В 1921 году Эйнштейн получил следующую телеграмму от нью-йоркского раввина Герберта Гольштейна: «Верите ли вы в Бога тчк оплаченный ответ 50 слов». Эйнштейн уложился в 24 слова: «Я верю в Бога Спинозы, который проявляет себя в закономерной гармонии бытия, но вовсе не в Бога, который хлопочет о судьбах и делах людей». Богом для Эйнштейна была природа. Спиноза, упомянутый Эйнштейном, - мыслитель XVII века, который первым отождествил Бога с природой. Естественно, такая трактовка тогдашним попам (да и нынешним тоже) понравится не могла: слишком уж «никаким» выглядел в ней Бог. Что же останется от религии, а главное, от института церкви, если лишить Бога возможности карать и осыпать милостями тех, кто ему глянется или, напротив, несимпатичен. Современные физики пошли дальше Спинозы с Эйнштейном. Один из теоретиков Большого взрыва Вайнберг рассудил: «Если Бог оцепенело застыл по ту сторону пространства и времени, если Бог устраняется от всего и вся, к чему едва при-
касается наука, то почему бы вообще не отказаться от такого Бога? Бог и так уже изгнан наукой из всех уголков Вселенной и стоит едва различимой тенью у ее истоков... Нужно ли и дальше лицемерить и вмешивать в нашу Вселенную нечто никогда в ней не бывшее и нигде не существовавшее? Это же чистейшее лицемерие - приравнивать Бога к безличным законам природы!» Что ж, в последовательности и логике Вайнбергу не откажешь. Его поддерживает нобелевский лауреат Леон Ледерман: «На переднем рубеже науки еще есть уголок, в котором сохранилось место для Творца, но за последние полвека уголок этот заметно уменьшился и продолжает сужаться». Как в воду глядел блаженный Августин, который более полутора тысяч лет назад предсказывал, что потуги ученых не кончатся добром для Бога: «Эти упрямые начетчики и педанты не успокоятся, пока не изгонят Творца из всего мироздания» . До последнего времени для Бога в мире оставалась только одна работа - запустить Вселенную, сделав сингулярность. Иначе откуда же она взялась? Однако и тут за последние десятилетия Бог потерпел сокрушительное фиаско: физики придумали, как из ниоткуда может получиться сингулярность. Все дело в первичном вакууме и квантовой механике! Если вакуум порождает материю (те же элек- трон-позитронные пары, допустим), то почему бы вакуумной флуктуации не породить малюсенькую сингулярность? Ведь сингулярность имеет размеры квантовые, значит, к ней можно применить механику квантового мира. Этим вопросом занимались Зельдович, Новиков и знаменитый американский физик Стивен Хокинг - парализованный инвалид, передвигающийся на инвалидной коляске и говорящий при помощи специального электронного аппарата, который снимает Звуки прямо с гортани ученого. Их расчеты показали принципиальную возможность подобного предположения: Все возникло из Ничего. Причем, что характерно, это не противоречит никаким физическим законам сохранения. Потому что положительная энергия вещества Вселенной может быть скомпенсирована отрицательной энергией тяготения, так что результирующая энергия Вселенной равна нулю. Нулю равен также электрический заряд Вселенной - она в целом электронейтральна: в мире столько же электронов, сколько протонов. Правда, у Вселенной большой ба- рионный заряд, а также лептонный, но теория и практика показывают, что строгого требования к сохранению этих зарядов при сверхвысоких температурах не существует. Итак, наша Вселенная - дитя флуктуации - мировой непредсказуемой случайности . - Впрочем, это вовсе не доказывает, что Бога не существует, - поспешил с улыбкой утешить попов Хоккинг. - Это значит, что в нем просто нет необходимости . Последний бастион веры Но у служителей культа оставался в запасе последний козырь, последний рубеж обороны - набор уникальных мировых констант. Наш мир действительно кое в чем поражает. Он как будто нарочно сделан так, словно природа задалась целью вырастить в нем человека (или, шире говоря, сложные структуры). Ну, например... Протон тяжелее электрона в 1 836 раз. Почему в 1 836? Почему не в 342?.. Не в 1,38?.. Не в 28 564,1?.. Из теории не вытекает, что соотношение масс протона и электрона должно быть именно таким - 1 836. Но если бы оно было хоть немножко другим, никакие сложные системы - ни молекулы, ни даже атомы в такой Вселенной существовать бы не могли. Даже если бы масса электрона была хоть чуть-чуть выше (всего на 0,1% от массы атома водорода), время горения звезд сильно сократилось бы, и эволюция
просто не успела бы породить жизнь. Если бы энергия связи в ядре дейтерия была всего на 0,02% ниже, не смог бы идти синтез ядер в звездах. Мировая гравитационная константа, которую мы все проходили в школе, изучая ньютоновский закон всемирного тяготения, равна числу 6,672. А не 6,84, например, или не 123,8. Если бы константа была чуть больше, Вселенная давно бы уже схлопнулась обратно в сингулярность. И вся беда в том, что физики не видят причин, по которым гравитационная константа именно такова. То же самое касается значений зарядов частиц, скорости света, сил ядерных взаимодействий... На сегодняшний день известны десятки самых разных констант и соотношений между ними. Причем, что поразительно - все они критически важны для существования нашего мира! И все они не вытекают ни из каких теорий! Словно кто-то нарочно подбирал такие значения мировых констант, чтобы в нашем мире появились условия для создания жизни. Богословов данное обстоятельство чрезвычайно радует, и они с торжествующей улыбкой говорят о провидении Божьем. В самом деле, вероятность случайного подбора физических констант так низка, что поневоле задумаешься о их намеренном задании именно такими. - Если бы мы случайно подбирали физические константы, - бросил как-то британский физик Пол Дэвич, - то убедились бы, что во всех сделанных нами Вселенных не могла бы возникнуть жизнь. Она могла бы возникнуть только при том уникальном сочетании физических параметров, которые мы имеем. Возникает ощущение, что Вселенная специально мастерилась под людей. Этот парадокс получил название антропного принципа. Который, разумеется, вскоре благополучно получил естественное объяснение. Даже два. На выбор. Первое объяснение. Физики сейчас действительно не видят необходимости, чтобы физические константы имели именно такие значения, а не другие. Они, честно говоря, даже не понимают физической сущности многих физических констант. Например, что такое барионный заряд? Что такое электрический заряд? Что такое масса и почему она у электрона такая, а у протона эдакая?.. Простым гражданам электрический заряд представляется чем-то более понятным, нежели заряд барионный. Масса - еще понятнее: на рынок и в магазин все ходят, с весами дело имеют. Многие сидят на диетах, пытаясь уменьшить массу тела. К массе люди привыкли. Привычка создает иллюзию понимания. Я бы даже так сказал : в большинстве случаев привычка - это и есть первый уровень понимания. Но физикам первого приближения недостаточно, им необходимо проникнуть в суть вещей . Физики знают, что такое, по сути, упругость или трение - это всего лишь проявление электромагнетизма. Трение, химизм, упругость, пластичность, биологизм - лишь различные проявления притяжения отрицательно заряженного электрона к положительно заряженному протону. Это притяжение лежит в основе всего, что мы видим вокруг себя, в основе нас самих, в основе любви, ненависти, цивилизации, в основе вещей. Электрический заряд есть то, что строит вещество. Но что такое, по сути, заряд? На этот вопрос ответа пока нет. Разумеется, когда-нибудь появится теория Единого поля, которую еще называют Теорией Всего, и на этот вопрос будет получен ответ. Возможно, из этой теории станет понятен физический смысл (физическая суть) зарядов, спина, странности, цветности и прочих квантовых свойств. Возможно, будет открыт механизм фиксации мировых констант (скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная и т.д. и т.п.) - констант, которые определяют лицо нашего мира. И если действительно глубинные свойства вакуума жестко определяют физические константы, если эти константы, коих десятки, должны быть именно такими и не могут быть другими, антропный принцип получит отличное разрешение. Второе объяснение. Оно еще проще. В самом деле, если вакуум кипит флуктуа- циями, одна из которых разрослась даже до уровня нашей Вселенной, то почему,
собственно, Вселенная должна быть только одна? Это выглядит даже странно. Вселенных должны быть мириады! Да мироздание просто кишит вселенными, как кипящий суп пузырями! - такую теорию предложили физики. Пузыри вселенных появляются, раздуваются и схлопы- ваются. В каждой из бесконечного множества вселенных свой набор физических констант. Просто в тех вселенных, где физические постоянные иные, невозможно зарождение сложных структур и, соответственно, там некому рассуждать о Божьем провидении. Вот и вся разгадка нашей уникальности. Другими словами, из бесконечного числа вселенных есть какой-то небольшой процент тех, в которых может появиться жизнь. Пусть физических констант и их возможных вариантов десятки и даже сотни - но если мы начинаем «трясти коробку» и если у нас бесконечное число попыток, в каждый миллионный или миллиардный или триллионный «встрях», мы будет случайно получать нужное соотношение. Вот так еще раз проявится закон эволюции - природа играет вслепую. Из триллиона попыток создания вселенных - одна удачная. Каждая миллиардная частичка в новорожденной Вселенной выживает. У мальков осетра выживает один из тысячи. У львят выживает уже больше половины... На пути эволюции природа умнеет. Кстати, об эволюции. Весьма любопытную теорию придумал профессор Пенсильванского университета Ли Смолин. Он напрямую применил принцип биологической эволюции к вселенным! До того, как Дарвин сформулировал свой принцип отбора, люди с удивлением смотрели на то, что все животные удивительным образом приспособлены для жизни в своих природных условиях: у муравьеда - длинная морда и длинный язык, чтобы извлекать пищу из муравьиных ходов, рыбы очень удачно дышат жабрами и так далее. «Кто же это все так разумно устроил? Не иначе, Бог!» - полагали они. Дарвин показал, как получается разумное устройство без всякого Бога, и что разумного в нем не больше, чем в камне, катящемся с горы вниз. Почему камень катится? Потому что хочет попасть в объятия матери-земли или потому что работает закон всемирного тяготения? Дарвин - Ньютон от биологии. В его время гены и мутации еще не были открыты, поэтому он не мог сказать, отчего происходят изменения в организмах. Но он точно предугадал, что случайные изменения у животных каким-то образом должны происходить от поколения к поколению. И среди родившихся выживает и дает потомство наиболее приспособленный. Этот же принцип предложил применить Смолин по отношению к вселенным. И у них, по Смолину, идет отбор. Потому что они: 1) размножаются, 2) у размножившихся «выживают» и дают потомство только те, в которых потомки не очень отличаются от предков. Смолин предположил, что Вселенные размножаются при помощи черных дыр. Для двоечников напомню: черная дыра - это прошедшая жизненный цикл угасшая массивная звезда, в которой начался гравитационный коллапс. Звезды заканчивают свою жизнь печально. Некоторые угасают, превращаясь в красных карликов, некоторые взрываются (новые и сверхновые звезды). По мере выработки горючего газовый шар звезды перестает распирать изнутри излучением, и вещество начинает сжиматься под действием гравитации. У некоторых звезд гравитационное сжатие доходит даже до так называемой нейтронной стадии - звезда превращается в небольшой объект диаметром в несколько десятков километров, состоящий из одних нейтронов. Мощная гравитация загоняет в такой звезде электроны внутрь протонов, получаются электронейтральные нейтроны. Вообще-то нейтроны нестабильны (время жизни свободного нейтрона 16 минут) , но в тесных условиях звезды они просто не могут распасться. Тело нейтронной звезды имеет плотность ядерного вещества и представляет собой как бы одно гигантское атомное ядро. Булавочная головка такого вещества весит миллионы тонн. В нейтронной звезде силы гравитации уравновешиваются силами взаимодействия между нейтронами.
Если же масса звезды еще больше, ее сжатие не может остановить уже ничто. Звезда коллапсирует - схлопывается в точку. В какой-то момент коллапса гравитация становится такой сильной, что даже свет не может вырваться из звезды. На такую звезду все может падать, но ничто не может излучиться. Поэтому и воспринимается она внешним наблюдателем, как черная дыра в пространстве. Критический радиус, после съеживания, за который уже ничто не может вырваться из плена такой звезды, и после которого она, собственно, и превращается в черную дыру, называется горизонтом событий. «Горизонт событий» - очень важное понятие в физике. Этим красивым словосочетанием называют границу, из-за которой до нас не может долететь свет. А поскольку электромагнитное излучение - самое быстрое, что существует в мире, получается, что никакую информацию из-за горизонта событий мы получить не можем. Ведь информация не есть нечто эфемерное, информация - это определенным образом организованная материя. Например, радиоволна. И если даже излучение не «добивает» до нас из-за горизонта событий, значит, никакая информация, никакие сведения оттуда не могут быть получены - нечем доставить! Для внешнего наблюдателя сжатие звезды по мере приближения к горизонту событий будет все замедляться и замедляться, но с точки зрения самой звезды коллапс происходит почти мгновенно. (Эффект теории относительности, тяготение замедляет течение времени.) Итак, звезда схлопывается в точку. Мы знаем, как называется такая точка с бесконечным давлением - сингулярность. Черные дыры - зародыши новых вселенных! - предположил Смолин. Уйдя от нас за горизонт событий, они сжимаются в сингулярность, которая взрывается в иную вселенную «в другом пространстве». Точнее, не в другом, в своем собственном. Новая вселенная сама создает себе и время и пространство. Совершенно не мешая нашей Вселенной. Да и как она может помешать из-за горизонта событий? Для самой звезды это случается в один миг, с точки зрения нашей Вселенной этого не случится никогда, вернее, случится «через вечность». Набор физических констант в новорожденной вселенной может быть любым. Но если он таков, что в этой вселенной не образуются даже атомы, звезды в такой вселенной не зажгутся и, соответственно, не будет черных дыр. И значит, такая вселенная окажется бесплодной. Род вселенных она не продолжит. А вселенные с подходящим набором «цифр» размножатся потом через черные дыры. Так растет число «правильных» вселенных, в которых горят звезды, а значит - из них получаются черные дыры и попутно возникает жизнь вокруг звезд на планетах. Роль биологических мутаций во вселенных играет изменение физических констант . Вот такой вселенский отбор... В общем, все красиво в теории множественных вселенных, однако есть в ней одно «но». Это «но» довольно ясно выразил один из астрономов: «Гипотеза о множественности Вселенных довольно умозрительна. С таким же успехом можно было поручить сотворение мира Господу Богу! В обоих случаях, пытаясь разгадать тайну мироздания, мы просто достаем из-под полы козырь, который не имеет ничего общего с серьезной наукой». Что он имел ввиду? А то, что наука в данном случае нагородила гипотезу принципиально непроверяемую. До сих пор самым убойным аргументом науки против церкви был следующий: гипотеза Бога принципиально непроверяема, недоказуема. И церковники с ними соглашались: да, мол, недоказуема, ее надо принимать на веру, хочешь - принимаешь, не хочешь - нет. И вот теперь непроверяемую гипотезу выдвинули сами физики и астрономы! Поскольку все иные вселенные лежат для нас за горизонтом событий, мы не только не можем узнать, что в них происходит, но и не можем даже проверить, сущест-
вуют ли они или это наша голая придумка! Ведь все эти вселенные лежат вне нашего времени и пространства, ибо время, пространство и движущаяся в них материя и есть Вселенная. А другие вселенные отделены от нас бездной несуществования . Впрочем, у науки и на это есть свой джокер. Его подсказал некто Гедель - математик. О его поистине великой теореме мы поговорим позже. А пока скажем бегло, что если доказательство некоего положения в рамках существующей теории невозможно, значит, нужно выйти за рамки теории. Будем ждать появления более общих физических моделей. Долго думал, в какое книжкино место вставить рассказ о... Даже не знаю, как это назвать. Ну, скажем так: о некоторых общих принципах построения мироздания и механизмах эволюции. Почему бы не сюда? Начнем, помолясь... А то не могу я уже слушать пошлые дежурные фразы, типа, «от судьбы не уйдешь», «на самом деле это не так», «душа бессмертна», «для всех так будет лучше» и прочую че- пухню. Потому что физика прошлого века показала, что предопределенности нет, истина противоречива, объективная реальность порой расходится со здравым смыслом, а для всех хорошо не будет никогда и нигде, даже в раю. Итак... ГЛАВА 4. КРАХ ЗДРАВОГО СМЫСЛА Физика XX века подарила гносеологии и философии немало новых принципов... Хм, недурственное начало для популярного изложения. Попробуем еще раз, проще и доступнее. Мир, в котором жили наши предки всего сто лет назад, и мир сегодняшний - это два совершенно разных мира. За сто лет представления цивилизации о мире изменились настолько, что даже представить себе сложно. Но мы попытаемся. «За мной, читатель!» - как писал кто-то, чью фамилию мне запомнить не удалось. Замечен любопытный феномен - новейшие принципы, открытые наукой, постепенно овладевают массами и даже проникают в быт, в человеческие отношения. То, что когда-то было новым и потому малоизвестным, исподволь становится общеизвестным, банальным, пошлым («ну кто же этого не знает!»), становится частью фольклора. А потом и вовсе перемещается в область предрассудков («батенька, это уже устарело! нынче новые взгляды»). ...Земля, стоявшая когда-то на трех китах, сначала стала круглой, а вокруг нее, как центра мироздания, продолжали вращаться Солнце, звезды и планеты. Потом произошла «смена караула» - Земля стала крутиться вокруг Солнца, которое приобрело статус центра мира. Затем уже и Солнце было разжаловано, превратилось в желтого карлика и переместилось из центра мира на провинциальный край галактики. Теперь о том, что Земля не плоская и крутится вокруг Солнца, знают практически все. Это маленькая иллюстрация проникновения знаний из ас- ЧАСТЬ 2. МИРОМ ПРАВЯТ ПУСТОТА И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ (л-«Г 1 ° Гаусс
трономии в широкие слои населения. ...Подсознание и либидо - термины из теории психоанализа - с помощью голливудских фильмов также переместились в широкие массы. И ста лет не прошло, а ими уже оперируют все, кому не лень, часто поминая всуе и не к месту. ...Так же, кстати, как не к месту порой вворачивают фразу про гены - «да это у них просто в генах заложено! . .» Как правило, при этом имеются в виду признаки , по наследству вовсе не передающиеся. Например, лень. Или загадочная русская соборность. Просто современный фольклор, биологам не стоит нервничать . ...А уж о растасканности теории относительности имени старика Эйнштейна и говорить не хочу! «Все относительно, старик...». Мир потихоньку меняется, становясь все более относительным - вслед за теорией относительности, проникающей в широкие слои. Вот тут - стоп! «Мир становится все более относительным» - это очень важное замечание, которое нужно тщательно прожевать, быстро проглотить и хорошенечко усвоить. Чем и займемся... Галилей был первым, кто начал убивать Абсолют. Он первым убил абсолютность равномерного движения. Грохнул, не постеснявшись. До него полагали: для того, чтобы тело двигалось, к нему нужно постоянно прикладывать силу, иначе оно остановится. Галилей показал, что это не так. Равномерное прямолинейное движение с точки зрения физики ничем, оказывается, не отличается от состояния покоя. Все дело в системе отсчета. Всегда найдется система координат, относительно которой равномерно и прямолинейно движущееся тело можно считать покоящимся. Оно и будет покоящимся - относительно этой системы. В вагоне поезда сидит человек. Поезд едет с немыслимой скоростью 40 км/час, как все наши электрички. Спрашивается, с какой скоростью перемещается человек? Отвечается: вопрос некорректно поставлен. Потому что не уточнено, относительно чего мы меряем скорость человека. Если относительно поезда, то скорость человека равна нулю, потому что он сидит. Если относительно земли, то 40 км/час. А если относительно Солнца или Луны, то... из условий задачи этого узнать невозможно. Но с какой скоростью движется человек на самом деле? Поскольку задачка простая, любой, кто учился в современной школе, знает, что и этот вопрос не имеет смысла: никакого «самого дела» нет. И оба ответа - ноль и сорок - одинаково верны. Но в более сложных случаях эта очевидность уже не кажется столь очевидной, пардон за каламбур. Например, в электродинамике. Следующий выстрел сделали в сторону Абсолюта Максвелл и вся та физическая гоп-компания, которая занималась электромагнетизмом. С увлечением изучая новую для себя область - электричество, физики вдруг столкнулись с тем, что электродинамика входит в очевидное противоречие с хорошо изученной и привычной им механикой. Еще в 1837 году, когда Европа приходила в себя после наполеоновских войн, великий Гаусс (тот самый, чье распределение) обратил внимание на то, что силы, действующие на равномерно движущиеся заряды, оказывается, зависят от «точки зрения», то есть от системы координат, в которой находится наблюдатель. И в зависимости от перемены точки зрения могут меняться на противоположные: одноименные движущиеся заряды должны отталкиваться кулонов- скими силами, а если рассматривать эти движущиеся заряды «с другой стороны» - как элементарные токи, то проводники с однонаправленными токами должны притягиваться. Так что же будет «на самом деле»? Весь XIX век лучшие умы бились с этим противоречием, но так его и не разрешили, пока не появилась теория относительности Эйнштейна. Широкая публика, далекая от проблем электромагнетизма, особого внимания на опыты с электричеством не обратила, удовлетворившись лампочкой Ильича и появ-
лением трамвая и оставив физикам решать вопросы - «есть» или «нет» оно «на самом деле». А вот мимо чисто теоретических изысканий Эйнштейна общественное мнение и газетчики уже пройти не могли. Именно Эйнштейн сделал последний, контрольный выстрел в Абсолют. Все популярные газеты начала XX века писали о теории относительности. Потому что она попирала все представления о здравом смысле. По Эйнштейну в зависимости от системы отсчета два события - событие А и событие В - могли произойти либо одновременно, либо нет. Причем неодновременность также зависела от системы отсчета: в одной из систем событие А случалось раньше события В, в другой происходило наоборот - сначала случалось В, потом А. Сначала падал Ленский, потом стрелял Онегин. Размеры тел, масса тел и самоё течение времени - все, оказалось, зависит от точки зрения - выбранной системы отсчета, а также скорости одной системы координат относительно другой. И теория Эйнштейна была не окончательным ударом по здравому смыслу, который физики начали убивать вслед за Абсолютом. Потому что за теорией относительности появилась квантовая механика, которая оперировала уже совсем не представимыми объектами. Его величество здравый смысл тоже оказался относительным! Он работал только в макромире, при небольших скоростях и небольшой гравитации. Выяснилось, что человеческий здравый смысл был просто-напросто «логикой твердых тел» - обобщением накопленного в земных условиях опыта. В «неземных» же условиях опыт давал другие, непривычные результаты, что вызывало резонное неприятие и казалось противоречащим здравому смыслу. Пардон, не казалось, а именно им и было! Здравый смысл имеет весьма ограниченную область применения, увы. Как всякая функция. После Эйнштейна относительность стала буквально притчей во языцах. Она проникла из науки в бытовой фольклор, в мораль. И даже в экономику. Если раньше абсолютной мерой ценности в экономических отношениях было золото, то теперь золото потеряло эту роль. Ныне деньги не имеют золотого содержания, как раньше, и ценность (курс) одной валюты определяется относительно других мировых валют, которые образуют единую мировую сеть валют. По этой сети периодически бегут волны экономических потрясений и кризисов. И в зависимости от того, какую систему отсчета (валюту) вы выберете, волны эти будут для вас больше или меньше или незаметны совсем... Короче говоря, с начала XX века человечество стало постепенно привыкать к относительности своих представлении о мире, понимать, что картина мира (истина) зависит от системы координат (точки зрения). К середине-концу века относительность эта проникла даже в политику в виде плюрализма и толерантности. И наверняка в немалой степени помог этому процессу Гедель со своей знаменитой теоремой... ГЛАВА 5. СОЧЕТАНИЕ НЕСОЧЕТАЕМЫХ Великий австрийский математик Гедель в 1931 году доказал теорему о неполноте. Если строго математически, то звучит она так: «При определенных условиях относительно фундаментальной пары <L, Т>, не существует такой дедуктивной системы <Р, P,d> над L, которая была бы одновременно полна и непротиворечива относительно <L,T>». Смешно, правда? Чтобы было более понятно, можно переформулировать иначе: «В любом языке существуют истинные, но недоказуемые утверждения». А если уж совсем по-простому, что называется, шершавым языком плаката, то так: в рамках любой теории всегда существуют неопределимые понятия, на кото-
рых строятся недоказуемые предположения (аксиомы). А уж с помощью аксиом дальше громоздится собственно теория - доказываются теоремы, леммы... Аксиомы в принципе можно доказать, а неопределимые понятия определить, но для этого нужно покинуть рамки данной теории, ее понятийной системы и выйти в надсистему, то есть в систему более общую. А поскольку самой общей системой понятий является язык, то... людям, у которых разные вкусы (к мировоззрениям, например) и которые, соответственно, придерживаются разной аксиоматики, никогда не удастся договориться об общей теории для всех. Потому что они говорят на языке. То есть пользуются самой общей системой понятий, общее не бывает. Поэтому никогда не придут к общему знаменателю. Ибо в основе любого мировоззрения лежат недоказуемые предположения - например, о том, что Бог есть (нет), или что параллельные прямые пересекаются (не пересекаются), или что во всем виноваты евреи (не виноваты)... Предположения эти выбираются человеком в зависимости от личного вкуса, который формируется воспитанием на базе заданных генами склонностей и уровня интеллекта. Собственно, для человека разумного теорема Геделя, блестяще им доказанная математически, доказательств вовсе и не требует. Она и так ясна! Постоянно задавая один и тот же вопрос, - например, «а почему?» или «а что?» - мы уже через три-пять шагов упремся в самые общие и потому неопределяемые понятия, в материю, в реальность, в некие самые общие предположения, принимаемые на ве- ру... «Что такое вода?» - «Жидкость, сынок.» - «А что такое жидкость?» - «Одно из состояний вещества, сынок.» - «А что такое вещество?» - «Ну-у... Это материя. Это все, что нас окружает, сынок.» - «А что такое материя?» - «Пошел ты на хрен, сынок...» Есть вещи, принимаемые только на веру, понимаемые только из опыта, объяснить которые нечем. Поэтому у разных людей разные истины. Миропонимание всегда субъективно (мыслят только субъекты, а не объекты), и оно зависит от случайных факторов жизни - от попавшихся или не попавшихся в детстве книг, характера, психологического типа, родовых травм, влияния семьи... Мировоззрение больше зависит от зрения, чем от мира - вот такой парадокс. Поэтому совершенно разные миры отражаются в головах людей. Согласиться друг с другом во всем люди не могут в принципе. Но поскольку существовать вместе как-то надо, людям приходится идти на компромиссы и договариваться. И раз Абсолютной Истины не существует, отпадает нужда нести ее слепцам силой. Передовая политическая мысль в развитых странах пришла к выводу: раз все относительно и все правы (или неправы - это одно и то же), значит, воевать за Истину бессмысленно. Пущай будет плюрализм. А те граждане, партии и государства, которые этого еще не поняли, психологически находятся на уровне Средневековых крестовых походов - в романтической юности человечества. Тем и опасны романтики - и в политике, и в быту. ...Между прочим, теорема относительности и теорема Геделя - еще не все, что подвинуло человечество к толерантности. (Толерантность - это синоним слова «терпимость», если кто не знает. Запомните на всякий случай, это слово будет звучать в мире все чаще и чаще.) В этом же направлении сработали такие великие открытия физики, как принцип дополнительности и принцип Гейзенберга. Они столь необыкновенны, что трудно даже сказать, чисто физические это принципы или уже философские. Начну по порядку. ...После теории относительности очередным ударом по здравому смыслу оказалась квантовая механика. Когда был открыт корпускулярно-волновой дуализм, не только физикам, но и философам пришлось долго чесать затылки. Выяснилось: частица в микромире ведет себя как волна, а волна - как частица. В микромире нет частиц и нет волн, а есть волночастицы. Вы столько раз слышали про это, вы так
давно учили это в школе, что, возможно, значимость этого открытия ускользнула от вашего взора. Но сейчас вдумайтесь и удивитесь тому, чему безмерно удивились философы: частично-волновой дуализм стер границу между объектом и процессом . Объект - это некое материальное тело. Объект, как правило, имеет массу, находится в какой-то точке или объеме пространства. В объект всегда можно ткнуть пальцем и сказать, как пелевинский Чапаев про лошадь: «Да вот же она, Петька!» Процесс - это движение. Если Солнце - это объект, то излучение Солнцем электромагнитных волн - это процесс. Велосипед - объект. Езда на велосипеде - процесс. Кровь - это объект. Движение крови в организме - процесс. Пружина - объект. Колебания пружины - волновой процесс. Волна - это в чистом виде процесс. Процесс колебания мелких частичек среды, по которой, собственно, и бежит волна. И в этом смысле волна - в определенной степени иллюзия! Молекулы и массы воды в море синхронно и ритмично движутся вверх-вниз, создавая иллюзию бегущей по горизонтали волны. «На самом же деле» частички воды никуда не бегут, просто колеблются на месте по вертикали, но поскольку движение их ритмично согласовано, то кажется, что массы воды бегут из моря к берегу... Я не зря взял «на самом деле» в кавычки. Мы же с вами помним, что никакого «самого дела» нет. И поэтому волны есть! Можно считать их кажимостью, а можно реальностью. На вкус и на цвет, как говорится, товарищей нет. Но если вы профессионально занимаетесь физикой волновых процессов, удобнее считать волны существующими. Да и трудно посчитать несуществующей волну, которая сбивает с ног, лупит камнями по ногам и норовит утащить вас в море! ...Слушайте, я вас не очень запутал? Ладно, больше не буду... Итак, процесс - это движение объектов. Объект - это не процесс, а процесс - это не объект. Все вроде бы ясно. И вдруг выясняется, что в микромире объект - это процесс, а процесс - это объект. Электрон, который объект, одновременно и волна, которая процесс. Как такое можно понять? Объект - материя. Процесс - движение материи. Дуализм весьма прозрачно намекнул философам, что материя и движение находятся в очень близком родстве. Материя может существовать только в движении. А поскольку для движения «нужно место», то, по всей видимости, материя, движение и пространство - всего лишь три проявления, три ипостаси чего-то одного, как реверс, аверс и ребро - три проявления одной монеты. Чего же?.. Ой, придумайте название сами, вы же умные ребята. А когда к названию привыкнете, возникнет иллюзия понимания. Обозвать предмет или явление - сделать первый шаг к его пониманию... Короче говоря, принцип совмещения несовместимого в науке назвали принципом дополнительности. Принцип дополнительности - это когда одну реальность описывают две взаимоисключающие теории. И обе дают верные результаты. Мир оказался глубже человеческой логики. Но логика оказалась хитрее... Иногда нужно рассматривать свет как электромагнитную волну, а иногда как частицы - фотоны. В зависимости от условий эксперимента. И от того, какой результат вы хотите получить . Принцип дополнительности работает не только в физике. Он работает во многих науках. В психологии, например, можно использовать модель Фрейда, который считал, что все беды в нас от нереализованной сексуальности - это называется психоанализ. А можно использовать активный анализ. А можно гештальт-анализ. А можно хаббардовскую дианетику. Или метод регрессии. Или... Неважно, какую теорию, объясняющую человеческое поведение, вы используете, важен результат, который вы хотите получить. Потому что главное в психологической теории - не объяснение, почему человек поступает так или иначе, а практический результат - удалось вам добиться от клиента положительной динамики или нет. Теории мо-
гут противоречить друг другу. Главное - результат. Есть результат - теорию можно считать правильной (или «истинной», в зависимости от вашего вкуса к словам). А ошибочной теорией называется та, которая результатов не дает. В XX веке ученые поняли, что они - не искатели Истины, а просто производители информационных моделей. Модели меняются, постоянно уточняются, а животные человеческие потребности, для удовлетворения которых строятся эти модели, остаются. Модель электромагнетизма позволила осветить дома электролампочками и облегчить труд с помощью электромоторов. А также создать системы связи и телевидение с «мыльными» сериалами, над которыми любят поплакать женщины среднего возраста с неудавшейся судьбой... Психологические модели позволяют зарабатывать психотерапевтам... Модели поведения упругих тел (сопромат) позволяют строить дома, в которых наше животное тело укрывается от непогоды... Впрочем, о животных потребностях чуть ниже, а сейчас еще о двух принципах, важных для понимания мироздания - принципе неопределенности и принципе нормального распределения. ГЛАВА 6. ОЧЕНЬ НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ ПРИНЦИП Принцип неопределенности открыл немецкий физик Вернер Гейзенерг, поэтому иногда этот принцип еще называют принципом Гейзенберга. И справедливо! Это, наверное, самое великое открытие человечества. Вот что он гласит: Дд-Д/>т =h Как видите, очень простая в написании формулка. Простая, как все гениальное. «Аш с черточкой» - это постоянная Планка, равная 6,626-Ю-34 Джс. «Дельта икс» - это неопределенность координаты элементарной частицы. «Дельта пэ» - неопределенность импульса частицы. Треугольный значок «дельта», собственно, и обозначает «неопределенность». Неопределенность - это неизвестность в самом прямом смысле этого слова. Поймите сказанное! Неизвестность введена физиками в формулы, описывающие наш мир. Потому что неизвестность имманентно присуща нашему миру. Неизвестность - один из принципов построения мира. Формула Гейзенберга говорит, что мы не можем одновременно знать точную координату частицы и ее скорость (импульс, то есть произведение скорости на массу). Но зато мы можем варьировать свое незнание, предпочесть, что нам знать важнее - скорость или координату! Посмотрите внимательно на формулу - если мы каким-то образом точно узнаем местоположение частицы в пространстве (неопределенность координаты будет стремиться к нулю), то «дельта пэ» в этом случае будет стремиться к бесконечности, ведь их произведение - постоянная величина. Постоянная Планка. Первый вывод: в микромире нет траекторий, по которым движутся частицы. Потому что частицы «размазаны» в пространстве. Формула, описывающая это размазанное поведение частицы, называется волновой функцией. Волновая функция показывает, с какой вероятностью мы можем обнаружить частицу в данном конкретном месте. Волновая функция по сути описывает не частицу, а «размазанную вероятность» . ...Здесь вот что очень важно понять - у нас нет точной информации о частице не потому, что мы еще не изучили чего-то, а потому, что этой информации нет в самой структуре материи! Частица «сама не знает», где она и что с ней. В микромире нельзя ничего предсказать заранее, можно лишь вычислить вероятность наступления того или иного события.
Мир состоит из непредсказуемых кирпичиков-частичек. И поэтому мир непредсказуем . Не фатален. Случайностей. Флуктуация лежит в основе мира. Но если мир случаен в своей основе, почему тогда существуют физические законы? Законы Ньютона... Закон Кулона... Второе начало термодинамики? Закон Ома? Закон всемирного тяготения? Законы газовой динамики? Почему они выполняются не от случая к случаю, а всегда? Где же непредсказуемость? Она в микромире. А в макромире поведение массивных тел, состоящих из триллионов частиц, в простых случаях взаимодействия вполне предсказуемо. Почему? Да потому что в микромире вероятность наступления разных событий разная. Волновая функция говорит: вероятность обнаружить частицу ТУТ, а не ТАМ составляет, скажем, 90%. Или, что то же самое, 90% всех частиц будут находиться ТУТ, а не ТАМ. Это значит, что процесс с огромным числом частиц пойдет именно в том направлении, в каком движется большинство из них. Именно неравномерность распределения вероятности создает направленные процессы. Направленные, значит, необратимые. Необратимые процессы создают иллюзию стрелы физического времени, которое, как известно, необратимо. Но необратимо не само время, разумеется («отдельно» времени не существует), необратимы просто проходящие в пространстве физические процессы. Человек старится, египетские пирамиды разрушаются, Солнце когда-нибудь погаснет. Тем не менее, все равно существует некая отличная от нуля вероятность, что чайник, поставленный на плиту, вместо того, чтобы вскипеть, замерзнет. Однако она столь исчезающе мала, что практически можно сказать: Второе начало термодинамики НИКОГДА не нарушается - тепло ВСЕГДА передается от более нагретых тел к менее нагретым. Хотя теоретически, конечно, все физические законы носят статистический характер. То есть вдруг могут и не исполниться на секундочку. Но скорее вы выиграете в лотерею сотню миллиардов долларов даже не купив лотерейного билета, чем кирпич вдруг, вместо того, чтобы упасть вниз, полетит вверх. Ага! - скажете вы. Значит, макромир все-таки предсказуем! А ты говорил, что мир не фатален! Отвечаю. Я не зря написал «в макромире поведение массивных тел, состоящих из триллионов частиц, в простых случаях взаимодействия вполне предсказуемо». У меня был сильный соблазн облегчить фразу, выкинув «в простых случаях взаимодействия» . Но я не стал этого делать. Потому что физические законы - это идеальные модели, которые работают идеально только в идеальных условиях. Это раз. И два - в случаях реальных, сложных, многофакторных взаимодействий многих тел, полей и явлений предсказать что-либо бывает весьма затруднительно. Кто-нибудь с точностью до 100% предсказывал погоду или цены на нефть? То-то же. Мир не фатален. Сложные системы, то есть те, которые описываются не простенькими формулами физических законов, какие мы все с тем или иным успехом проходили в школе, а нелинейными дифференциальными уравнениями... такие системы ведут себя как трудно- или вовсе непредсказуемые. Почему? Ведь вероятность поведения частиц в микромире распределена неравномерно - что-то более вероятно, что-то менее, а значит, большинство частиц ведут себя ТАК, а не ИНАЧЕ. Это, как мы уже поняли, и позволяет работать физическим законам. А потому сложные системы труднопредсказуемы, что в некоторых из них при определенных обстоятельствах малое воздействие может привести к большим результатам. Если система находится в неустойчивом равновесии, как карандаш, стоящий на острие, любой случайный толчок в ту или другую сторону уведет систему из состояния равновесия, и ситуация начнет развиваться либо в одну сторону, либо в другую. Если вы направляете бильярдный шар на остроугольный предмет, то в зависимости от случайных крохотных изменений его траектории, шар может после удара покатиться либо влево, либо вправо. Микроизменение может карди-
нально поменять судьбу макрообгьекта. А микроизменение - это изменение на уровне микромира, то есть отдельных непредсказуемых частиц. Сложные системы живут по законам странных аттракторов. Аттрактор - это колебательная математическая функция. Странный аттрактор - это колебательная функция с необычным поведением. Развиваясь, аттрактор выходит на какой-то устойчивый режим и начинает колебаться вокруг точки равновесия. А потом вдруг, в какой-то момент по непонятной причине резко срывается, улетает и начинает колебаться уже вокруг другой точки равновесия. Точки улета назвали точками бифуркации. Точка бифуркации - это такая точка, малое случайное воздействие в которой может выбросить систему очень далеко. Странное поведение, правда? Потому такие функции математики и назвали странными аттракторами. Типичные сложные системы, живущие, как странный аттрактор - человеческий организм, биоценоз, социальная система... Вдруг появляется Наполеон, и страна начинает развиваться в ином направлении... Вдруг какая-то случайность, нервный срыв выводит ослабленный организм из точки равновесия, и он скатывается в другую «лунку» - человек заболевает раком... Но наполеоны и нервные срывы опасны только тогда, когда системы находятся в точке бифуркации, то есть колеблются в состоянии неустойчивого равновесия, ожидая малейшего толчка. Для систем устойчивых никакие нервные срывы и гитлеры нестрашны, их не так-то просто выбить из потенциальной ямы. Вот вам и ответ на вопрос, может ли гений изменить историю? Может, если будет действовать в точке бифуркации, когда страна на перепутье. Честно говоря, чуть выше я немножко неправильно написал - «неустойчивое равновесие». Правильно было бы сказать «неустойчивое неравновесие». Потому что живая система - будь то страна, или организм, или вид - вовсе не находятся в состоянии равновесия со средой! Разговоры о том, чтобы жить в равновесии с природой, - безграмотные бредни. В равновесии со средой находятся только покойники. И то когда окончательно разложатся. Живой организм со средой борется ежемгновенно. Среда старается снивелировать систему до полного ее растворения. Это происходит в полном соответствии со Вторым началом термодинамики, которое гласит: «В закрытых системах энтропия не убывает». Энтропия - это мера хаоса, дезорганизации. А организованная живая система всячески противостоит энтропийному давлению среды. Она борется за свою выделенность из среды, тратит на это энергию, которую черпает из той же среды, отнимая в конкурентной борьбе у других живых систем.. Так что правильнее говорить о живых системах - «устойчивое неравновесие» и «неустойчивое неравновесие». Неустойчивое неравновесие - это и есть точка бифуркации. Устойчивое неравновесие - обычный, «штатный» режим функционирования системы. ГЛАВА 7. МЫШЬ, СМОТРЯЩАЯ НА ВСЕЛЕННУЮ Как в мире может существовать эволюция, если в нем действует Второе начало термодинамики?.. Неумолимое Второе начало, которое увеличивает энтропию, разрушает все сущее, низводя его до хаотического теплового мельтешения молекул - это же один из основных законов физики. Не зря старина Клаузиус говорил о тепловой смерти Вселенной. Почему же мы кругом видим сплошное усложнение вместо разрушения и упрощения? Уж не Божий ли здесь промысел?.. Такие вопросы часто задают наивные юные девушки мастодонтам отечественной философии, вроде меня. И я ничуть не тушуюсь, отвечаю со всей возможной прямотой: «Никакого промысла, девушки! Второе начало термодинамики звучит так: "Энтропия в закрытых системах не убывает".
Закон, как видите, действует только для закрытых систем, то есть систем, которые не обмениваются энергией с окружающей средой. Но в мире не существует закрытых систем, они есть только в головах у физиков. Так же, как идеальный газ». Процессы негэнтропии (усложнения) идут в открытых системах, которые обладают достаточным разнообразием и к которым Второе начало не имеет никакого отношения (точнее, не играет в них решающей роли). Если в разнообразную систему закачивать энергию, то под действием этой энергии в системе неизбежно начнутся процессы самоорганизации материи. Впервые на это обратил внимание в середине XX века бельгийский физик Илья Пригожий, который занимался неравновесной термодинамикой. Он и положил начало новой науке о процессах организации материи, идущих в открытых системах. Позже ее назвали синергетикой, хотя самому Пригожину это слово не очень нравилось. По сути, синергетика - наука об эволюции. Наука об усложнении материальных структур в открытых системах. Практически все системы в нашем мире являются открытыми. Кроме, наверное, самой Вселенной. Но про нее мы можем только гадать - закрыта она или открыта. Позже точнее разберемся. А пока воспоем славу великому Пригожину, который окончательно захлопнул в эту Вселенную дверь для Бога. Второе начало давно не давало покоя философам. Оно выступало видимым противоречием тому усложнению, которое мы наблюдаем вокруг себя - строятся дома, рождаются дети, идут созидательные процессы, все более и более выделяющие биоценозы и цивилизацию из среды. На каком таком основании? Ведь Второе начало требует только разрушения, дезорганизации. Пригожий объяснил, на каком. Он экспериментировал с достаточно простыми физическими системами и даже в довольно простых системах обнаруживал, что приток энергии меняет структуру системы. В ней начинают образовываться стабильные вихри, течения, которые «едят» поступающую энергию... Но, несмотря на усложнение структур и кажущееся нарушение Второго начала, в целом Второе начало термодинамики, конечно же, не нарушается. Если принять солнечную систему за систему закрытую, то есть пренебречь звездным излучением, как фактором несущественным, то мы увидим, что общая энтропия солнечной системы растет. Процессы созидания на Земле оплачиваются разрушением Солнца. Солнце - практически единственный наш источник энергии (не считая тех крох, что мы в последние полвека научились добывать за счет распада трансурановых элементов, выковыренных нами из земли). Созидание всегда оплачивается разрушением - это фундаментальное следствие фундаментального физического закона, имя которому Второе начало термодинамики. Оглянитесь вокруг, и вы найдете тысячи примеров тому из жизни. Лев пожирает лань, строя свое тело на деструкции чужого тела. Человечество разрушает биоценозы, завоевывая себе жизненное пространство. Гусеница пожирает листок... А все вместе мы пожираем наше Солнце. Всего одна двухмиллиардная часть его энергии попадает на Землю, и этого хватает на все здешние процессы. Спасибоч- ки... Кстати, по поводу усложнения структур... Не могу не упомянуть классический опыт, который проделал в середине XX века Стенли Миллер, пытаясь подтвердить гипотезу Опарина. Ах, да, вы же еще не знаете, кто такой Опарин... В 1920 годах русский биохимик Александр Опарин выдвинул теорию, что жизнь на Земле возникла в первобытном бульоне - морской воде, в которой плавает масса органических молекул. В присутствии метана (тогда считалось, что атмосфера молодой Земли состояла из метана), под воздействием постоянных грозовых разрядов органические молекулы вступали в реакции, образуя все более и более сложные молекулы, потом белки... Что и привело в конце концов к образованию жизни.
Миллер решил проверить эту гипотезу экспериментально, хотя бы на первом этапе. Он смешал в колбе метан, водород, аммиак, воду, стал подогревать и пропускать через смесь электрические разряды. Миллиона лет, как у эволюции, у него в запасе не было. Но столько и не понадобилось. Через несколько часов в колбе образовались аминокислоты. А аминокислоты, между прочим, - кирпичики жизни! Из них состоят белки. Потом, когда выяснилось, что первичная атмосфера нашей планеты вовсе не состояла из метана, восторг вокруг опытов Миллера несколько поутих, хотя опыт этот до сих пор приводится в учебниках по биологии в качестве примера того, как зарождалась жизнь. ...А Зря, кстати, поутихли восторги! По сути, радоваться нужно было бы еще больше «ошибке» Миллера! Да, состав, взятый Миллером, как теперь считается, не соответствовал реально существовавшему в то далекое время на Земле. Но ведь даже в неправильной атмосфере у Миллера все получилось! То есть: вы говорите, жизнь зародилась не в метановой атмосфере? Хорошо, но если вдруг захотите в метановой - будет вам и в метановой! Жизнь штука упорная... В общем, хотя опыт Миллера и не соответствовал раннеземным условиям, он является классическим экспериментом, подтверждающим эволюцию, то есть усложнение структур в разнообразной среде при насыщении системы энергией. ...Что-то мы отвлеклись от квантовой механики. А ведь из нее вытекает одно немаловажное следствие. И сформулировать его можно так: наблюдая за миром, мы меняем его. Собственно, это ученые знали и раньше. Если вы включаете в электрическую сеть амперметр, чтобы узнать, какой в цепи ток, то стрелка будет показывать не ток в исследуемой цепи, а ток в исследуемой цепи с амперметром, поскольку амперметр, как всякий электроприбор, имеет свое сопротивление и, значит, меняет ток. Поэтому, чтобы минимизировать искажение, вносимое прибором, сопротивление амперметра стараются сделать как можно меньше. Амперметр, как все помнят, включают в цепь последовательно. А вот вольтметр включают параллельно, поэтому его электросопротивление для тех же целей, напротив, стараются сделать максимально большим, а лучше бесконечным. С электроизмерительными приборами ясно, но как, например, влияет на Америку, смотрящий на нее в подзорную трубу Колумб?.. Или как влияет на Вселенную смотрящая на нее мышь?.. Действительно, в макромире влияние наблюдателя на изучаемый объект порой настолько слабо, что практически не играет никакой роли. Особенно если объект большой, а наблюдатель пассивный, как в примере с мышкой и Вселенной. Но в микромире ситуация уже иная. Если вы хотите узнать что-то о частице, вы должны получить от нее сигнал. Можно получить сигнал с помощью кванта света, который в физике еще иногда называют квантом энергии. Но если частица излучила энергию, ее состояние резко изменилось! Мы получаем информацию, убивая то состояние, о котором хотели узнать! Потому что носитель информации всегда материален. Это важнейший вывод. Информация есть определенным образом структурированная материя. Например, черная типографская краска, расположенная на белом поле страницы в определенном порядке... Характерная намагниченность ленты в магнитофоне... Амплитудно или частотно модулированная радиоволна... Клиновидные риски на глиняной табличке древних шумеров... Чувствуете, куда я клоню? «Информация материальна!» - глубокомысленно восклицают ведьмы, которых показывают по телевизору. «Мысль материальна! - вторят им многочисленные гуру. - Поэтому она может воздействовать!» Они ошибаются. Мысль - не материальна! Ибо мозг не выделяет мысль, как желчный пузырь желчь - так примитивно думали только вульгарные материалисты, которых спра-
ведливо критиковала материалистическая марксистско-ленинская философия. Мысль нельзя выделить в пробирку, как мочу или желудочный сок. Поскольку мысль и информация не материальны! Они самым настоящим образом идеальны. Но! Но информация - это всегда определенным образом организованная материя. Почувствуйте разницу! Не почувствовали? Сейчас поймете. 1) Информация всегда сидит на каком-то материальном носителе. Сама таковым не являясь! Книга - это не информация, это вещь, предмет. Буквы в книге - всего лишь краска. 2) Буквы превращаются в информацию только тогда, когда есть кто-то, кто может эти буквы декодировать в смысл. Информация возникает только тогда, когда есть воспринимающий субъект. Винер определял информацию следующим образом: информация - это сигнал, которого ждут. Определенным образом организованная материя плюс ключ для ее прочтения - вот что такое информация, если быть точным. Информация появляется только тогда, когда есть объект (материя, несущая сообщение) и субъект с ключом. Ключ - это знание, как расшифровывается та или иная «надпись» (организованное расположение материи во времени и пространстве). Если сообщение послано, но никем не воспринято, оно так и пройдет по миру белым шумом. В микромире частица зависит от наблюдателя, потому что, наблюдая (получая сигналы - кванты), он тем самым вмешивается в процесс. Но и в макромире часто происходит то же! Это я возвращаюсь к вопросу о подзорной трубе и Колумбе. Что стало с Америкой после открытия ее Колумбом? То-то... Познавая микромир, мы меняем его непосредственно. Познавая макромир, мы меняем его опосредованно. И посредником тут служит разум. Разум - это гипетрофированная способность, получая от мира сведения, менять его в соответствии со своими целями. Эволюция - процесс многогранный: растет сложность систем, их автономность от среды и их отражательная способность. Что такое человеческое «я», личность, разум, психика, душа? С философской и практической точки зрения - это всего лишь отражение внешнего мира. Отражение существует и в мире элементарных частиц, и в мире твердых тел, и в мире химии, биологии, и в социальном мире... фотон отражается от зеркала - «угол падения равен углу отражения». Каблук отражается в глине продавленным следом. Сложная молекула ДНК отражается путем редубликации - удвоением самой себя в питательной среде. Отражение инфузории - ее способность ползти на свет и делиться... Как видите, сложность отражения растет вместе с усложнением систем. Животное отражает мир своей примитивной (по сравнению с нашей) психикой. Зверь смотрит, анализирует, запоминает и делает прогнозы. Волк мчится за зайцем, срезая углы - с упреждением. Потому что высокоорганизованный организм уже не просто отражает реальность, но и может ее прогнозировать. Это свойство - прогностика - позволяет организму успешно конкурировать в борьбе за ресурсы с подобными ему системами (другими волками). Наконец, появляется разум. Человеческое отражение мира - это сложнейшая психика. Социальное отражение - искусство, культура, наука... А теперь один пренеприятный квантово-механический вывод из всего вышесказанного... Душа не бессмертна! Вместе с распадом мозга теряется материальная структура, на которой писалась информация о личности. И личность пропадает, перестает существовать. «Как же так! - возмущается мой друг Валера Чумаков. - Есть законы сохранения, согласно которым ничто не исчезает бесследно, а только лишь преобразовывается в другие формы и виды энергии! Значит, и мое "Я" бессмертно». Верно, законы сохранения - главнейшие в физике нашего мира. Только физика со своими законами сохранения относится к материальному миру. А информация, мысль - категории идеальные, В мире идей может все пропадать и исчезать со-
вершенно бесследно и безболезненно. Жалко, правда? «А куда же девается душа, мои мысли, мой опыт после моей смерти?» - не успокаиваются неугомонные души. А туда же, куда девается дырка от бублика, когда бублик съедают. Туда же девается ваша незабвенная личность, куда девается ход часов после того, как кончается завод пружины. Ход часов и жизнь - это всего лишь разные формы движения материи. Перестало двигаться - баста! «Ага-а! Но движение подразумевает какую-то энергию! - не сдаются Чумаковы. - А энергия не пропадает бесследно по закону сохранения энергии!..» Опять верно. Энергия не пропадает. Зато она девальвируется - превращается в тепло, то есть в чистый хаос, в беспорядочное мельтешение частичек среды или бессмысленное излучение. Теряется упорядоченность материи - теряется информация . Энергия остановившегося часового маятника (точнее, пружины) перешла в тепло чуть нагретого им воздуха и шестеренок. А движение вашего мозга (душа) - в движение могильных червей. Тлен разрушит ваш «головной винчестер». И информация на нем пропадет бесследно. Второе начало термодинамики стоит с косой за спиною каждого из нас... ГЛАВА 8. САМАЯ НОРМАЛЬНАЯ КРИВАЯ А сейчас будет спич про то, как эволюция наступает на среду. Она наступает широким фронтом! Четко обозначая направление главного удара. Но если встречает мощное сопротивление, огибающим маневром с фланга обходит препятствие и прорывается вперед... Это была метафора, как вы поняли. Но очень близкая к сути происходящего. Цель эволюционного наступления - захват жизненного пространства. Экспансия. Фронт наступления состоит из «солдат» - сходных элементов. Это могут быть люди, вирусы, особи какого-то вида, сами виды... «Солдаты» хотя и сходны, но не абсолютно идентичны. Электроны, скажем, идентичны. Один электрон невозможно отличить от другого. А вот сложные объекты, состоящие из множества электронов , протонов и нейтронов, никогда не бывают совершенно тождественными. Они всегда немного различаются. Иванов красивый, а Петров страшный. У них разные отпечатки пальцев. Разная длина носа, черты лица, форма ушей. Разные рост, характер, особенности работы гормональной системы, природные склонности, вес, оволосение, группа крови, размер ботинок - у одного 39-й, у другого 45-й... Все люди до безобразия разные и нет среди них двух похожих. Иногда, правда, у женщин рождаются однояйцевые близнецы (генетические копии), но это редкое исключение, а не правило. К тому же люди, с близнецами общающиеся, все равно различают их по каким-то едва уловимым, но существующим признакам. Различия у сходных объектов есть всегда. Даже у копий. Две банкноты, вылетевшие из-под печатного станка одна за другой, отличаются друг от друга не только номером, но и микропризнаками. И это касается не только людей и банкнот. Нет двух тождественных червяков, лютиков, рыбок, собак. Зачем природе нужны отклонения от среднего? Зачем эволюции нужно небольшое различие в лицах завоевывающих пространство солдат? А затем же, зачем ей понадобилась смерть. Смерть появилась тогда, когда возникла жизнь. До этого смерти не было. Камень , например, вечен. А зайчик смертен. Смерть - свойство живых субъектов. Конечно, камень тоже можно раскрошить, но это не будет смертью. Потому что смерть - это не случайное, а запрограммированное уничтожение объекта через
какой-то срок. Для чего понадобилась такая хитрая штука, как самоликвидация? Почему бы эволюции не создать вечно живых, абсолютно одинаковых, размножающихся делением существ? Ведь без смерти заполнение жизненного пространства пойдет гораздо быстрее!.. Да, быстрее, но это будет экстенсивный путь. Путь проигрыша в качестве. Тактический выигрыш при стратегическом проигрыше. Вечные, совершенно одинаковые болванчики проиграют в экспансии смертным и постоянно обновляющимся. И вскоре окажутся сожранными. Тот, кто не меняется, - не приспосабливается к меняющимся условиям жизни и проигрывает. Его стирает либо изменившаяся среда (потепление, похолодание, изменение влажности, наступление моря...) , либо конкуренты. Смерть позволяет эволюции быстро менять фигуры на доске. Одно поколение, другое, третье... Той же цели служит двуполое размножение. Единственное, для чего природа «придумала» половое размножение, - это резкое повышение разнообразия, которое достигается путем смешивания разных признаков - от отца и матери. Постоянная мозаика, которая еще и дополняется мутациями. Мутации - это биологические флуктуации. Неопределенность в живом мире. Или, попросту говоря, ошибки в построении молекул. Абсолютное большинство мутаций в генах возникает из-за теплового движения молекул, и лишь малая часть - по иным причинам (радиация, мутагенные вещества, поступающие с пищей...) . Одна маленькая ошибка в положении какого-нибудь фосфора в длинной молекуле ДНК, одна малюсенькая ошибочка, вероятность которой существует всегда (микромир есть микромир) - и мы получаем организм с новым морфологическим признаком. Узнаете? Это же странный аттрактор - малое возмущение, вызывающее большое изменение в судьбе! Точкой бифуркации здесь является момент размножения. Так случайности на микроуровне природа включила в работу на макроуровне. Смерть. Двуполое размножение. Мутации... Все это служит только и исключительно для повышения разнообразия, ни для чего больше. «Разнообразие» - кибернетический термин. Разнообразие для кибернетки все равно, что множество для математики - одно из основных неопределимых понятий. Разнообразие качеств животных - инструмент борьбы с меняющимися условиями природной среды. Набор отмычек. Постоянный подбор ключей. Сегодня хороши и востребованы такие формы, а завтра изменились условия, и стали востребованы иные, ранее бывшие в загоне и в меньшинстве. Сегодня комфортнее жить динозаврам, и они царят на планете, а млекопитающие - мелкие и немногочисленные - болтаются где-то на задворках. Но вот условия поменялись. И в новых условиях такие большие1 холоднокровные, как динозавры, существовать не могут, они вымирают, освобождая экологические ниши для теплокровных. И те завоевывают планету. Там, где разбита основная наступающая группа, вперед вырывается резерв, огибающий препятствие с фланга. Разнообразие - это боевой резерв природы «на всякий случай». Но чтобы ход эволюции не прекратился, на момент кризиса в популяции уже должны присутствовать те, кто вчера еще числился в аутсайдерах, а сегодня стал востребованным в новых условиях. Диктаторские, тоталитарные режимы потому и отличаются малой исторической живучестью, что давят внутри себя всякое инакомыслие, то есть разнообразие. А оно - ключевой фактор выживания. Говоря о единой нации, как о монолите, который всех врагов сокрушит, диктаторы действительно превращают страну в монолит - беспримесный, твердый. Но хрупкий. Достоинство, как известно, обратная сторона недостатка, и наоборот. Хрупкость - обратная сторона твердости. Абсолютно твердый материал существовать не может, он мгновенно лопнет и разлетится на мельчайшие осколки, потому что он Увеличение размеров и есть следствие похолодания - хладнокровное животное большого размера не успевает остыть За ночь. И появление теплокровных, а они появились одновременно с динозаврами , тоже есть следствие похолодания.
также абсолютно хрупок - для взрыва ему достаточно будет толчка собственных молекул, колеблющихся под воздействием тепла. Твердая государственная система, сплоченность нации вокруг одной идеи и одного лидера хороши лишь в условиях войны с другими подобными системами, но такое государство не имеет перспектив мирного развития, потому что негибко, непластично. Монолит не прорастет в будущее. В будущее может прорасти гибкая ветка - мягкая и структурно более сложная, нежели камень. Разнообразие общества - это продукт терпимого отношения к «инаким» людям. С другим цветом кожи, типом мышления, сексуальными предпочтениями, верой, идеями... Разнообразие идей - самое большое богатство цивилизации. А идеи - удел молодых. Прогресс движут молодые. Эйнштейну было не сильно За двадцать, когда он придумал свою теорию относительности. Французский математик Эварист Галуа создал свою теорию групп, опередившую время на сотню лет, когда ему было 19. Лермонтову было 28, когда его убили на дуэли, а посмотрите на количество томов его полного собрания сочинений. Менделееву было 35, когда он открыл периодическую таблицу химических элементов. Эйлер стал академиком в 26 лет... Революционеры всегда молоды! Некоторые мечтают о бессмертии. Представьте себе закосневшее общество вечных стариков (пусть даже биологически им будет лет сорок-пятьдесят) . Спокойное, удовлетворенное, никуда не рвущееся. Половой гормон тестостерон уже не играет в крови, требуя декаданса, борения, подвигов и т.п... Каждый из них все уже давным-давно сделал в этой жизни. А если творческие потенции у кого-то еще остались, их никогда не поздно проявить, ведь впереди - вечность! Куда спешить-то?.. Только смерть заставляет нас спешить: «Мне уже сорок! А что я сделал?!..» Впрочем, сообщество вечных существ, если бы таких и создала природа, никогда не дожило бы до цивилизации. Заполнив собой всю экологическую нишу, вечные неизбежно начнут пожирать собственное потомство - чтобы избавиться от конкурентов на экологическую нишу. Лишь собственная смертность заставляет мало-мальски заботиться о потомстве. Потому что это единственный способ продлить себя в вечность. Способ «кривой», как федеральный номер мобильной связи , но иного нет. Кривая нормального распределения (гауссиана) Цель вида - сохраниться и продолжить себя в будущее как можно дальше. И для
этого лучше, если особи будут смертными. И разнообразными. Разнообразие подчиняется определенному закону, который называется законом нормального распределения. Математическое его выражение представлено в эпиграфе. Посмотрели? Этой формулой описывается колоколообразная кривая (см. выше) . Само название закона говорит за себя. По такому закону в природе распределяются свойства многочисленных1 сходных объектов. Если свойства укладываются в такую вот кривую, это нормально. Посмотрите на график. По горизонтали отложен любой признак, например, рост взрослого мужчины. По вертикали - число объектов с таким признаком. Медиана (средняя линия графика) - средний рост в популяции. По сути, кривая нормального распределения показывает характер отклонения от среднего. Мужчин с очень большим ростом и с очень малым - совсем чуть-чуть. Больше всего людей со средним ростом и близким к нему. Чем больше отклонение от среднего, - тем меньше число таких объектов или, что тоже самое, - тем меньше вероятность найти объект с подобным отклонением. ...По такой же кривой распределяется IQ - коэффициент интеллекта в популяции. (Средний коэффициент интеллекта для человеческой популяции равен 100.) Вот результат одного из интернет-замеров IQ. IQ = 65 - 664 чел. IQ = 71 - 1352 чел. IQ = 77 - 2377 чел. IQ = 84 - 3441 чел. IQ = 90 - 4413 чел. IQ = 97 - 4782 чел. IQ = 103 - 5136 чел. IQ = 110 - 4941 чел. IQ = 116 - 4574 чел. IQ = 122 - 4016 чел. IQ = 129 - 3225 чел. IQ = 135 - 2480 чел. IQ = 142 - 1763 чел. IQ = 148 - 963 чел. IQ = 155 - 437 чел. По гауссиане ложатся снаряды вблизи отточки прицеливания. По гауссиане распределяется число букв (страниц) в выпускаемых цивилизацией книгах. По гауссиане распределяется вероятность обнаружения частицы в какой-либо точке пространства (по сути, закон Гаусса - это всего лишь отражение волновой функции микромира в макромире). По гауссиане распределяется артериальное давление в популяции. По гауссиане распределяется размер шариков, которые делают на шарикоподшипниковом заводе для подшипников... В технике, медицине и прочем прикладном деле на графике нормального распределения проводят две вертикальные линии, отсекающие крайние значения кривой, - шарики, лежащие справа или слева от этих линий, считаются браком, поскольку не укладываются в заданные технологами размеры. Но проведение «границы нормы» - дело произвольное. Можно ли считать человека с ростом в 195 см или коэффициентом интеллекта 143 ненормальным? Это зависит от вашего вкуса - от того, как вы захотите провести ограничительные линии стандарта. Если вам хочется, чтобы в норму укладывалось 95% популяции, Доказано, что сумма очень большого числа случайных величин, влияние каждой из которых близко к 0, имеет распределение, близкое к нормальному. В остальных случаях имеют место другие распределения, не столь симметричные, но суть от этого не меняется.
Значит все, что попадает в 5%, - «аномалия». Тогда и 195 см, и 143 IQ - ненормальность. Но вообще-то, оба эти значения лежат на кривой нормального распределения . Так что норма и ненорма - всего лишь дело вкуса. Вопрос проведения границ. Какие следствия вытекают из закона нормального распределения? Ну, вот, например, одно из них: пропаганда никогда не сможет объять всех жителей большой страны. Всегда останутся люди, не охваченные информацией. Пример. Казалось бы, кто в России не знает Гагарина? Однако опросы общественного мнения показывают, что в обществе есть люди, которые не знают, кто такой Гагарин. (С другой стороны кривой находятся люди, которые очень много знают о Гагарине, но их тоже крайне мало.) При большом количестве народу мы, поискав, найдем того, кто не знает, что дважды два - четыре. Такие люди есть среди слабоумных, например. (Или вы их уже за людей не считаете?) Еще одним отражением закона нормального распределения является «закон Нико- нова», как я его скромно называю. Мой закон звучит так: «Всякая значимая зависимость носит экстремальный характер». Кривые с максимумом (или минимумом) называют экстремальными. А горб (впадина) на кривой носит название экстремума. Поясню на примере. Если вы слышите от кого-то фразу, типа «чем больше пьешь, тем хуже для здоровья», знайте: фраза ошибочна. Потому что человек строит здесь прямую пропорциональную зависимость. А это чрезмерное упрощение природных процессов, значимая зависимость должна быть похожа не на прямую, а на гауссиану, то есть иметь экстремум. Прямая же пропорциональная зависимость может сработать только в первом приближении - когда оба собеседника примерно одинаково очерчивают для себя границы ее применения. Если же один из них выходит за «область определения функции», у собеседников случается несогласие. Раздвинув рамки пития от нуля до бесконечности, мы увидим, что есть некий оптимум алкоголя для здоровья. Если вы пьете больше этого значения, получается вред Здоровью. Но и если вы пьете меньше, тоже выходит вред! Оптимум пития лежит где-то в районе стакана красного вина в день (что эквивалентно стопке водки). По статистике пьющие около стакана красного вина в день меньше страдают от сердечно-сосудистых заболеваний и живут дольше. Фраза «чем больше пьешь, тем хуже для здоровья» явно сказана человеку, чересчур увлекающемуся спиртным. Она работает только в области правее оптимума. Если вы начертите график смертности в зависимости от количества выпиваемого спирта в день, он будет похож на гауссиану. С горбушкой оптимального питья в районе примерно 30 г чистого спирта в день. Значимые экстремальные зависимости, о которых я тут говорю, являются просто отражениями кривой нормального распределения. «Чем больше ты занимаешься спортом, тем лучше...». Ложь. Зависимость здоровья от спорта экстремальна. Есть некий оптимум занятий, а при его превышении начинаются перегрузки и профессиональные болезни (присущие всем профессионалам, в том числе и спортсменам). «Чем больше мощность движка, тем лучше тачка!..». Конечно, нет. Зависимость экстремальна. После некоторого повышения мощности управляемость машиной резко ухудшается. Считанные десятки людей на Земле могут управлять «формулой-1» и получать при этом не только стресс, но и удовольствие. Если же на машину поставить ракетный двигатель, вместо удовольствия случится довольно быстрая погибель . Та же история с чистотой тела и жилища. В определенных пределах гигиена полезна, она спасает от болезней. Но только в определенных. Потому что избыток стерильности ведет к болезням - аллергиям. Когда испытуемых (этот опыт проводили с космонавтами) помещали в стерильную среду, у совершенно здоровых людей
начинались аллергические реакции. Иммунной системе нужно с чем-то бороться. Когда бороться не с чем, она начинает крушить, что ни попадя. По статистике разными аллергиями страдают 38% взрослого населения планеты. Особенно это характерно для развитых стран вообще и Японии в частности. Там все буквально помешаны на чистоте и боязни микробов - даже для компьютерных мышек стали делать индивидуальные гигиенические чехольчики. Одноразовые. Да и европейцы немногим лучше. Помню, когда я был в поселении бедуинов в Сахаре, нас строго-настрого предупредили: нельзя пить воду, которую пьют аборигены. Европейский желудок с местными микробами в сырой воде не справится - изнежен. Та же история с психическими заболеваниями. Чем комфортнее жизнь в стране, тем больше в ней шизы, самоубийств, депрессий. А на войне не только депрессий нет, но и ангинами люди не болеют. В экстремальных ситуациях организм мобилизуется. В комфортных - расслабляется. Вот и выбирайте - война или насморк... Так что всякий раз, когда собеседник пытается склонить вас к чему-либо, нарисовав прямую пропорциональную зависимость (или обратно пропорциональную, все равно), подумайте немного, и вы, скорее всего, найдете, что функция, о которой он говорит, экстремальна. И ваша задача - определить оптимум, а не поддаваться эмоциям. Если же вам не удалось представить функцию в «горбатом» виде, одно из двух: либо вы некорректно определили зависимости и поставили границы, либо функция незначима, плюньте на нее. ГЛАВА 9. РАЗНООБРАЗИЕ ПРОТИВ РАЗНООБРАЗИЯ Разнообразие - это хорошо. Разнообразие - ключ к выживанию. Но мир диалектичен . Поэтому нельзя сказать, что всякое разнообразие есть благо. Один из основателей российской школы синергетики социального прогресса профессор Назаретян приводит для прояснения этой ситуации такой пример. У всех граждан стрелки часов показывают одно и то же время (с учетом точности механизмов) . Это неразнообразно! Вот если бы каждый человек поставил себе на часах то время, которое ему больше нравится, разнообразия было бы больше. Но при этом вся социальная жизнь была бы дезорганизована. Если бы все автомобили по дорогам двигались, кто во что горазд, не соблюдая единообразных правил, движение было бы дезорганизовано. Так что не всякое разнообразие - движитель прогресса. Хаотическое, например, нет. А организованное разнообразие, разнообразие ограниченное, канализированное , системное - да. Это понятно. Непонятно другое... Антиглобалисты переворачивают автомобили и устраивают беспорядки (хаос), протестуя против процессов глобализации. Их аргументы: глобализация нивелирует страны, снижая культурное разнообразие, низводя культуру до общеупотребительного масс-культа, а еду до фаст-фуда. Как мы, заядлые глобалисты, должны отвечать на эти деструктивные бредни? Тенденция прогресса, глобализма ясна, ее можно выразить придуманным мною для наглядности лозунгом: «Одна планета - одна валюта - одна страна - один язык». Потому что прогресс ведет к удобству и комфорту, а один стандарт (валюты, языка, правил пересечения границ) удобнее целой кучи слабо согласованных между собой стандартов. Снижает ли это культурное разнообразие? Конечно! Если бы каждый производитель винтов и гаек придумывал свои параметры резьбы и свой диаметр болта, в мире техники было бы очень много разнообразия и очень мало технологичности. Именно так и было на заре развития промышленности - каждый производитель делал свои гайки и болты, они не были взаимозаменяемыми, и,
можно сказать, в промышленности царил полный хаос, когда подходящий винт найти было решительно невозможно. Потому и появились стандарты. Мировая экономика требует одинаковых стандартов, потому и возникла в Европе такая денежная единица, как евро - стандартизованное денежное средство. Информационная цивилизация требует уплотнения информационных потоков, поэтому простой аналитический английский язык все более и более становится языком международного общения, в отличие, скажем, от синтетического русского (впрочем, тут еще и исторический аспект нужно учитывать). Как же так получается, что прогресс (эволюция цивилизации) приводит к снижению культурного разнообразия - языков станет меньше, валют меньше, национальные костюмы люди носить перестанут?.. Дело в том, что эволюция - это постоянная смена одних разнообразий другими. Происходит унификация по одним признакам (внешним) и растет разнообразие по другим (внутренним), то есть система, упрощаясь внешне, становится сложнее внутренне. В кибернетике это называют законом Седова. Пример. Какие были роскошные кареты в средние века! Каждая - произведение искусства. Каждый каретных дел мастер городил свои навороты, вензеля, украшения и прочие причиндалы. По форме кареты были разнообразны, но по сути это были примитивные повозки на лошадиной тяге. Современные легковые автомобили внешне менее разнообразны - этакие зализанные аэродинамические обмылки, схожие друг с другом. Но внутреннее разнообразие повозок выросло неизмеримо! Нечего и сравнивать сложность устройства кареты и «Мерседеса»! Унификация, стандартизация внешних признаков при колоссальном внутреннем усложнении - вот что такое эволюция. То, что антиглобалисты и прочие духоборцы называют культурным разнообразием, - всего лишь внешние признаки, шелуха, мишура. Национальные костюмы, языки, национальные валюты, национальные блюда, национальные обычаи - все это в большинстве своем уйдет, как ушли из русского обихода расписные русские рубашки, кушаки, бороды, пареная репа и прочая национальная экзотика. Впрочем, не все национальное уходит. Кое-что остается. Но остается весьма хитро - потеряв статус национального и став общим. Так, давно уже стала интернациональной когда-то итальянская пицца; кимоно носят не только японцы, а спортсмены всего мира, практикующие единоборства; резные фигурки Будды стоят не только в домах буддистов, служа не предметом культа, но простым украшением; слова из одних языков перекочевывают в другие, причем с ускорением информационного обмена этот процесс тоже ускоряется... Но параллельно с определенной внешней стандартизацией общество невероятно усложнилось по своему внутреннему устройству. Сравнивать социальные организмы XIX и XXI веков просто смешно. Возникли тысячи новых профессий и видов деятельности, усложнились связи между людьми, транснациональные корпорации давно перешагнули границы стран, международные организации протянули свои щупальца по всему шарику... Наконец, появились компьютеры и сети - предтеча центральной нервной системы будущего глобального социального организма. Впрочем, об этом позже. В заключение пару слов по поводу ненавистных многим фаст-фуда и масс-культа... Фаст-фуд даже в Америке едят не все и не всегда. Кроме того, в систему мирового фаст-фуда входят палатки, продающие в картонках китайскую еду. Однако почему-то против китайского фаст-фуда антиглобалисты не борются. Им важен символ - наиболее успешная и потому известная система быстрого питания - «МакДоналдс». К тому же «МакДоналдс» - американская компания, а Америка стоит первой па пути глобализации, поскольку у нее наиболее успешная на сегодняшний день экономика. Богатым всегда Завидуют, отсюда и ненависть к Америке в мире и к Москве в России. Что же касается массовой культуры, то в этом словосочетании слово «массо-
вая» прилагательное, а существительным является по-прежнему «культура». Что плохого в распространении культуры в массы? И главное, кому именно от этого плохо? К тому же «массовый» означает «общедоступный». Что плохого в том, что культура стала доступной не только аристократии?.. Конечно, при распространении на широкие круги граждан произошла неминуемая редукция (упрощение) культуры, некоторое снижение качества, но зато плебс поднялся на небольшую ступеньку, с которой дальше поднимется на еще одну небольшую ступенечку - и так далее. А то, что интеллигенция, крича о падении культуры в обществе, понимает под словом «культура» - это, как правило, культура для специалистов по культуре. Вещь в себе, интересная немногим разбирающимся. Штучки на любителя - «симфонии всякие». Аристократы духа (специалисты в области «высокой» культуры) всегда будут презирать неспециалистов. Также как компьютерные специалисты презирают и смеются над ламерами. Поэтому не стоит обращать внимание на панические крики о гибели культуры - она не гибнет, она расширяется. Социальная эволюция есть не что иное, как постоянное расширение количества операторов, то есть центров принятия решения, вовлечение все большего числа людей в функции управления, будь то управление собственным самодвижущимся экипажем, компьютером, банковским счетом или участие в делах государства путем референдумов и голосований. А управленцы должны быть культурными, согласитесь. Некультурная нация не выиграет конкурентную экономическую гонку. Именно высокая технологическая культура японцев делает японскую технику превосходящей по качеству, скажем, таиландскую. Хочешь производить сложные и качественные вещи, запускать сложные процессы, хочешь быть на острие прогресса - будь культурным. В первую очередь технологически. А поскольку технологическая культура неразрывно связана с общей культурой, и началось в мире повальное распространение культуры на массы - масс-культ. Сейчас в мире идет распространение новой культуры, которая несет новые стереотипы поведения, новые паттерны, новые парадигмы. ГЛАВА 10. ТЕОРИЯ ИСКЛЮЧЕНИЙ «Переходя дорогу, сначала посмотри налево, потом направо», - так меня учили в детстве. И тебя, читатель. И вообще 90 с гаком процентов людей на земле учат именно так. А остальных учат по-другому: «Переходя дорогу, сначала посмотри направо, а потом налево». Эти исключительные люди - папы, мамы и дети - живут в странах с левосторонним движением. Правостороннее движение для нашего мира - правило. Левостороннее - исключение. Правша - правило. Левша - исключение. В России, как известно, правостороннее движение. Но 0,1% всей железнодорожной сети нашей страны имеет левостороннее движение! Это ветка от Казанского вокзала до Рязани плюс еще две станции от Люберец по Куровской ветке. Одна десятая процента из 100% - явное исключение. Часы, идущие по часовой стрелке, - правило. Часы, идущие против часовой стрелки, - исключение. У меня такие дома стоят в комнате сына - прикол сувенирный . Исключения бывают «плохие» и «хорошие». Как Правило, бить человека палкой по голове плохо. Но как Исключение бывает и хорошо. Одна слепая английская женщина, на которую напали хулиганы и ударили по голове, от этого удара внезапно прозрела. Ее голова сработала, как старый советский телевизор, который для восстановления контакта нужно было хорошенько шарахнуть кулаком сверху. «Исключение только подтверждает правило», - известная поговорка, сути которой я, честно говоря, никогда не понимал. Подозреваю, что и никто не понима-
ет, только прикидываются понимающими и вовсю употребляют при случае. Мы с вами - люди умные, мы уже знаем, почему в мире существуют исключения. Они существуют, потому что для них есть база в микромире - неопределенность, принципиальная непредсказуемость элементарных частиц. Микромир не фатален. Но ведь законы физики в макромире, как уже отмечалось, превосходно действуют! Потому как даже если одна частица ведет себя маловероятно, то остальные десять миллионов вокруг нее быстренько нивелируют ее влияние. Массивные тела ведут себя вполне предсказуемо. Поэтому существуют физические законы. С их помощью можно делать предсказания, конструировать, запускать спутники на орбиту... Случайности должны гаснуть, подавляться в микромире, не добираясь до уровня макромира. Отчего же исключения прорываются «на поверхность»?.. Не знаю, задумался бы я когда-нибудь о природе исключений, если б жизнь не свела меня с московским физиком Виктором Чибрикиным. Все последние годы он только и делал, что занимался теорией исключений. Ну не прелесть?!. Болдинская осень бывает не только у поэтов. И не только осень. И не только болдинская. У Чибрикина из Института химической физики однажды случилась малаховская зима. И тоже весьма благотворно повлияла на ход умственной деятельности , надо сказать. Человек с осени заперся на даче, в Малаховке, на работе в институте не появлялся, а его руководитель не только не уволил Чибрикина, а даже, напротив, благословил его на научный подвиг и старался не отвлекать. Потому что понимал - занимается товарищ Чибрикин архиважным для науки делом - чудесами. То есть явлениями апериодическими и непредсказуемыми. Чудо - это и есть исключение из правил. Кажущееся нарушение физических законов . То, чего быть не должно. Но что, тем не менее, случается. Сам Чибрикин начал заниматься чудесами буквально «на слабо». Когда-то советская геронтократия озаботилась продлением человеческой жизни, и перед учеными поставили такую задачу: искать лекарства от старения - геропротекторы... Вся Академия наук тогда над этим голову ломала. И Чибрикин тогда буквально по наитию вдруг брякнул в научной среде, что даже если изобрести самое правильное, самое безупречное, практически идеальное средство для продления жизни и всем его раздать, то большинству народа оно жизнь, конечно, продлит, но меньшинство умрет раньше! Почему? В силу законов физики. Чибрикину тогда сказали: докажи, если ты не трепач! Он завелся, вывел формулы, послал статью в печать. Но поскольку была эпоха брежневского заката, крамольную статью о стариках публиковать не стали. Прошло двадцать лет. И однажды Чибрикин случайно попал на очередной семинар, где искали механизмы продления жизни. И вспомнил свою Забытую работу. И решил обобщить ее. Он, как и все мы, знал, что существуют Правила. И всегда существуют Исключения. И решил объяснить, почему же они возникают. Найти физический механизм Исключений не только для лекарств, но и вообще. Красивая задача, согласитесь, - методами физики отвечать на философские вопросы... Почему, например, нет лекарств без побочных действий? В 1969 году вышла книга некоего Мозера «Болезни прогресса в медицине». Автор пишет, что лекарственная медицина породила столько же болезней, сколько лекарств. Он собрал более 5000 описаний побочного действия различных лекарств и медицинских процедур. Возник даже новый раздел медицины - ятрагенная патология, посвященная побочным действиям препаратов. Наиболее известное побочное действие в те годы, когда писалась книга Мозера, получил талидомид. Это лекарство придумали против токсикоза и отторжения плода у беременных. Оно действительно облегчало процесс родов, имело успокаи- Не будь исключений, не было бы и правила, потому что не с чем было бы сравнить.
вающее действие... Им за многие годы воспользовались миллионы женщин. И все было хорошо. А потом выяснилось, что в ряде исключительных случаев талидомид приводит к рождению уродов. Результат - 12 ООО пострадавших на миллионы принимавших лекарство. Возьми любое, самое безопасное лекарство - чем больше народу его потребляет, тем больше вероятность смертельного случая. ...Во время беседы с Чибрикиным я вспомнил один фантастический рассказ, который прочел еще в детстве. Сюжет не помню, героев не помню, отложилось только, что герои столкнулись в Космосе с чем-то таким, чего быть не могло. И тогда один из героев решился на смелую гипотезу: а вдруг мир совсем не таков, каким мы его себе представляем? Как мы познаем мир? - рассуждал герой. Мы познаем мир с помощью научной методологии. Что это значит? Ну вот, например, есть некий черный ящик с синей и красной лампой и кнопкой. Ученый проводит серию опытов - двадцать раз нажимает кнопку. И каждый раз загорается красная лампа. Если ученый добросовестный, он проведет еще серию опытов - еще раз двадцать нажмет кнопку. Каждый раз загорится красная лампа. Ученый выведет закон: «При нажатии на кнопку ящика загорается красная лампа». Закон опубликуют в школьных учебниках. Наука сделана... Это правильно. Помню, на самой первой, базовой лабораторной работе по физике в институте нас заставили заниматься какими-то глупостями - мы брали стальной цилиндрик и измеряли его высоту микрометром. По десять раз одну и ту же высоту. Значения получались чуть-чуть разные, потому что у каждого прибора есть ошибка, да и цилиндрик неидеален по высоте в разных точках. Потом мы вычисляли среднюю высоту цилиндрика, среднюю ошибку измерений и какую-то там среднюю квадратичную ошибку, кажется... В общем, учились делать измерения по научному. Формулы специальные были. Но кроме формул мы узнали и еще одно правило, не формульное, а жизненное - крайние значения отбрасываются. Крайние значения всегда отбрасываются. То есть если в результате десяти измерений одно значение резко выделяется на фоне остальных, оно признается ошибочным. В простейшем случае с цилиндриком это было настолько самоочевидно, что никакого внутреннего протеста не вызывало, напротив, вызывало только внутреннее согласие. Ну, в самом деле, если все значения измерений колеблются между 15,1 мм и 15,4 мм, то значение 158 мм, естественно, нужно выбросить при подсчете среднего. Явная ошибка - то ли измерил неточно, то ли записал неправильно. Не может же цилиндрик в десять раз увеличиться в какой-то момент!.. А на практике отбрасывается даже значение 15,8 - такое отклонение измерения на фоне остальных считается недопустимым. Это я к тому, что если вдруг в бульварной прессе появляется сенсационное сообщение: на ящике загорелась синяя лампа, то вывод ясен - явный бред. Какая-то человеческая ошибка. Крайнее значение. А если фанатики не уймутся, можно взять ящик и провести серию опытов - специально для дураков. Сам великий (к тому времени) ученый, открывший Закон ящика, не будет, конечно, проводить этот опыт, практикантам даст потренироваться - пусть поучатся, даже полезно . Ведь в науке, что самое приятное - опыт может провести и убедиться в горении красной лампы любой и каждый, кто умеет жать кнопку, причем сделать это он может в любой точке земного шара. Это и есть воспроизводимость результата, на которой строится наука. Ну, нажмут практиканты еще двадцать раз на кнопку. Ну, сто раз нажмут. Тысячу раз никто нажимать не будет - скучно и бессмысленно. Еще раз подтвердят закон - красная загорается. Но что если внутри ящика стоит логическое устройство, которое зажигает синюю лампу в среднем один раз на десять тысяч нажатий кнопки? Или один раз на сто тысяч нажатий? На миллион?.. Тогда это и есть чудо, то есть явление, противоречащее известному физическому закону и происходящее непонятно когда. «А вдруг мир как раз и устроен "чудесно"?» - рассуждал
герой того фантастического рассказа. Ведь природа для нас - тот же черный ящик. Вдруг на миллион нажатий один раз случается чудо? ...Со времен прочтения фантастического рассказика прошло много времени. Я стал большой дядька, по ходу произрастания выучил всякие науки. Мерил цилиндрик в институте. А главное - понял всю наивность того рассказика (точнее, его автора). Расстался с детскими иллюзиями и неразрешимыми вопросами. Бывает в детстве и отрочестве у каждого мыслящего существа человеческого роду-племени такой период, когда ребенок задумывается о мире, в котором живет. Например, о том, фатален мир или нет, в чем смысл жизни, зачем нужна любовь и о прочей ерунде, не имеющей никакого отношения к будущей зарплате. Науки (последовательно: физика, психология, этология) уже ответили на все эти «вечные» вопросы. Мир стал более понятным и менее чудесным. «Чудес не бывает» - в общем-то, довольно справедливо решает для себя взрослый, умудренный опытом человек. Но исключения, тем не менее, случаются... 21 сентября 1921 года в германском городе Оппау «зажглась синяя лампа». Там был крупнейший химический завод по производству азотных удобрений. Аммиачную селитру делали. Ее насыпали в кучи, кучи слеживались и, чтобы их расколоть, в массиве долбили лунку, туда ставили небольшой зарядик, который, взрываясь, дробил монолит для погрузки в вагоны. Это было безопасно. Это было абсолютно безопасно, потому что десять, двадцать, сто, тысяча взрывиков прошли без последствий. Больше того - двадцать тысяч (!) дроблений взрывом прошли без эксцессов. Это был закон (правило): удобрения не взрываются. А 21 сентября произошло Исключение - сдетонировала вся аммиачная селитра1 на складе. Если бы, как в гипотетическом примере из фантастического рассказа, действительно просто зажглась дурацкая синяя лампа на ящике, этому чуду никто бы не поверил, да и мало кто его заметил бы. Но здесь взорвался склад, химический завод и половина города. Полегли сотни людей. А на месте взрыва возникло озеро глубиной 20 метров и площадью 100x165 метров. Не заметить такое «чудо» германским ученым было сложно. А в 1991 году уже в России, под Рязанью, на окраине города Сасово, в чистом поле, уже без всяких детонаторов, взорвалось и испарилось 32 тонны сельхозу- добрений. Ну что за прелесть эта аммиачная селитра!.. Сразу пошли разговоры о пришельцах и НЛО, потому что поверить в инопланетян нашим людям легче, чем в чистое чудо. А разве не чудо? По всей стране эта селитра десятилетиями кучами лежит, выброшенная колхозниками в мешках на поля. И вдруг ни с того, ни с сего самопроизвольно происходит чудо взрыва... Ну, хорошо, пускай, не чудо, назовем более нейтрально - Исключение. Откуда оно берется? В микромире действует Случайность (вероятность), а в макромире - Законы. На основании Физических Законов мы делаем предсказания. Так? Вроде так... Так, да не так! В макромире тоже действует вероятность. Есть кубик, предсказать грань, на которую он упадет, невозможно. Или, допустим, мы имеем тысячу консервных банок. Известно, что через двадцать лет Ю-15 из них вздуются. Но какие и сколько именно вздуются, предсказать невозможно. Случайности микромира все-таки прорываются в наш мир. Как им это удается? Именно этот вопрос я и задал небритому Чибрикину в синих джинсах. - А скажите мне, почему чай сладкий - потому что сахар положили или потому что ложкой помешали? - вопросом на вопрос ответил Чибрикин. - Из-за обеих причин. - Верно. Одной причины недостаточно. Если не положить сахар, то нечему и быть сладким. То есть если бы не было случайности на уровне элементарных частиц, откуда бы тогда взяться ошибкам в нашем мире? А если не помешать ложкой, Аммиачная селитра в смеси с невзрывчатыми горючими компонентами (торф, древесная мука, техническое масло и т. д.) является взрывчаткой - аммонитом.
сладость не распространится по всему объему воды. То есть помимо ошибки должен существовать какой-то механизм распространения ошибки. Некая информационная система, которая делает ошибку «престижной», навязывает ее всему объекту. Что же навязывает исключительность части - целому? Магма, которая извергается из вулкана, постепенно остывает. И когда ее температура опускается ниже точки Кюри, вулканическая порода под воздействием магнитного поля нашей планеты намагничивается. Намагничивается она вдоль внешнего поля. Это естественно. Так работает один из главных физических принципов - принцип наименьшего действия - прямое следствие закона сохранения энергии. Вода течет вниз, ферромагнит намагничивается вдоль внешнего поля, тепло от нагретого тела передается менее нагретому. Именно поэтому японский ученый Уеда из Токийского университета был просто шокирован, когда обнаружил, что магма японского вулкана Харуна намагничена ПРОТИВ поля Земли. (Кстати, и кимберлитовые трубки в Якутии тоже намагничены ПРОТИВ.) Уеда проделал опыт. Он плавил в тиглях вулканическую породу, после чего охлаждал ее. И среди десятков образцов всегда попадались такие, которые намагничивались против внешнего поля. Понятно, что на уровне микромира, в силу его случайности, всегда есть «ошибки», «иное поведение». Небольшая часть частиц ведет себя «неправильно». Но ведь большая часть частиц в образце ведет себя верно. Почему же весь образец получается «ошибочным»? Как одна «сумасшедшая» частица навязывает свою «волю» всем окружающим, «правильным»? Как один явно неадекватный Вождь навязывает свою паранойю целой стране? Ясно, что для того, чтобы ошибка распространилась и захватила весь образец (пробирку, страну), должны быть какие-то особые УСЛОВИЯ. Для того, чтобы понять, как случайность распространяется и захватывает все «жизненное пространство», давайте посмотрим, как распространяются исключения в мире людей. Почему в Англии правостороннее движение? Англия - островное государство, соответственно, морская держава. Небольшим парусным судам удобнее расходиться левыми галсами (потому что люди правши и парусное вооружение устроено под правшей). Так же моряки и рыбаки расходились на суше. Вышедшая из портовых городов и селений левосторонность постепенно захватила всю страну. В Японии тоже левостороннее движение. Но там первичная случайность была другой. Правши носят меч на левом боку. А в Японии был обычай, согласно которому если простолюдин задевал меч самурая, это считалось оскорблением, за которое самурай тут же сносил ему голову. Поэтому самурая старались на всякий случай обходить справа, со стороны, где нет меча, чтобы не задеть его ненароком. Еще один гипотетический пример. Допустим, две фирмы выпускают одинаковые проигрыватели, только у одной фирмы диск вращается налево, а у другой направо. С точки зрения техники это абсолютно все равно. Вопрос - какая фирма победит в итоге? Ответ: скорее всего та, которой в первое время удастся продать наибольшее число проигрывателей. Потому что люди хотят обмениваться дисками. И прежде чем купить проигрыватель, человек опросит всех своих знакомых, в какую сторону у них диск крутится. И купит такой же. Чтобы была совместимость. Так постепенно случайность (кто в первый момент больше продал) захватит весь образец - страну (или мир). Эти три примера показывают, что, помимо самой случайности, должна существовать в образце еще некая информационная система, которая разносит случайность по всему образцу. В случае с размешиванием сахара в стакане роль информационной системы играет болтающаяся в стакане ложка. А что вообще такое информационная система? Для ответа на этот вопрос вспомним, что такое информация. Информация - это сигнал, которого ждут. Когда дело
касается людей, все понятно, их информационная система - язык. Но электроны в застывающей вулканической магме ведь не обмениваются рассуждениями, как породу намагнитить! У природы то, какая информационная система?.. В данном случае информационная система - геомагнитное поле Земли. Если бы оно было однородным в пространстве и времени, никаких сбоев не было бы, и лава всегда застывала бы вдоль земного поля. Все происходило бы как по учебнику. Но поле Земли под воздействием Солнца «гуляет». Это и порождает ошибки. Если мне не изменяет память, еще в середине прошлого века учеными из Казани было показано, что слабые колебания магнитного поля могут сдвигать равновесие химической реакции в ту или другую сторону. Как это происходит? Дело в том, что химическая реакция осуществляется крайними электронами в атомах. Атомы соединяются в одну новую молекулу, если их крайние электроны становятся общими, попадают на одну орбиту. Для этого электроны должны иметь разный спин (чтобы не нарушался принцип Паули, о котором в этой книжке нет ни слова, поскольку я не хочу тебя лишний раз перегружать, мой любимый читатель) . Так вот, колебания внешнего магнитного поля влияют не на энергию электронов, а на их спин. Именно это и влияет на скорость прохождения химических реакций - повышается вероятность реагирования столкнувшихся молекул. Полевая информационная система устроена таким образом, что мы ее аппаратур- но наблюдать не можем. Такова природа безызлучательного спинового обмена между электронами! Его можно наблюдать только косвенно... Я не стану далее погружаться в рассуждения о синглет-триплетном спиновом механизме в виду их полной непубликабельности в широкой печати. Скажу лишь, что именно в солнечных циклах колебания электромагнитной активности кроется природа многих Исключений на нашей чудесной планетке. Но не всех. Например, природа биологических исключений - мутаций - сидит в тепловом движении молекул1 . Короче говоря: «Нет правил без исключений». И это единственное правило без исключений. ГЛАВА 11. ЖЕЛТЫЙ КАРЛИК В 1964 году тысячи химиков на планете Земля словно сошли с ума. Ежедневно, в одно и то же время по Гринвичу они с упорством маньяков, раз За разом, воспроизводили простейший школьный опыт - смотрели на реакцию осаждения оксихло- рида висмута в коллоидном растворе. Каждый их них наизусть знал, что получается в результате реакции, и не это их интересовало. Их беспокоила скорость осаждения. Привыкшие всю жизнь следить за результатом, а не за процессом, они вдруг, после неожиданного доклада одного итальянского профессора на научной конференции в Ленинграде, впервые за всю историю обратили внимание не на результат , а на процесс. И были поражены... Оказалось, что скорость реакции с каждым днем менялась! Причем менялась она одновременно в Чили и Англии, Японии и Канаде... Кривые параллельно подскакивали и падали. Скорость реакции не зависела от страны, она зависела... непонятно от чего. Был какой-то внешний фактор, который влиял на скорость протекания реакций в водных растворах. И было ясно, что этот загадочный неучтенный фактор не мог не влиять на реакции в организме человека, поскольку человек на 70% - из воды. Более того, наибольшее влияние этот икс-фактор должен был оказывать именно на скорость биохимических реакций в мозге, поскольку содержание воды в сером веществе - 90%! И это уже пугало, ведь биохимические реакции ор- Но также и в ионизирующих излучениях Солнца.
ганизма по-иному называются жизнью, а биохимические реакции в мозге - мышлением. Каково наше мышление, таково и поведение. Так кто или что дергает людей-марионеток за невидимые ниточки химических реакций? Что управляет нами? Какой такой загадочный фактор, на который раньше просто не обращали внимания? Покопавшись в истории науки, ученые выяснили, что нечто подобное происходило и раньше. В далеком 1935 году японский профессор Таката, экспериментируя с человеческой кровью, открыл реакцию флокулляции (оседания) альбуминов. Альбумины - это белки крови. В пробирке они выпадали красивыми красными хлопьями - флокуллировали. Ф-реакция Такате очень понравилась. Анализ крови позволял выявлять некоторые болезни. Но прежде чем предложить свое открытие научной общественности и медикам, Таката с японской тщательностью решил, как следует все изучить. Бедняга в тот момент и подумать не мог, что изучение затянется почти на двадцать лет и поставит перед Такатой и всем человечеством массу вопросов . В один прекрасный день Ф-реакция у доноров вдруг начала расти. При этом никаких симптомов болезни ни у кого не было, но у всех подопытных явно пошли в организмах какие-то одинаковые процессы. Менялись доноры, время суток, менялись места экспериментов - Таката брал кровь в лаборатории, в глубокой шахте, в самолете, в барокамере... Он даже на всякий случай проводами заземлял испытуемых, чтобы исключить влияние статического электричества от разной одежды испытуемых. Началась и закончилась Вторая мировая война, упали на Японию атомные бомбы, а Таката все экспериментировал. Профессор искал неучтенный фактор влияния и пытался исключить его. И не находил. «Кривые крови» у разных людей год за годом, словно в насмешку, колебались синхронно, где бы ни проводился эксперимент. Кто дирижировал оркестром? В конце концов Таката нашел причину! Сначала японцу удалось уловить суточную закономерность колебаний - реакция вырастала за семь минут до астрономического восхода и падала ночью. Росла во время солнечных затмений. Падала при появлении на Солнце пятен. Солнце!.. Виновник был найден, а результаты японского исследователя... забыты. Врачам не было дела до звезд, астрономам до медицины, послевоенная Япония только-только поднимала экономику. А между тем на результаты исследований следовало бы обратить самое пристальное внимание... Как известно, источником практически всей энергии, которой пользуется наша цивилизация, является Солнце. Причина и двигатель земной эволюции - тоже Солнце. Недаром древние считали бога Солнца главным в языческом пантеоне и усердно ему поклонялись. Зато физики и астрономы относятся к светилу без почтения: они слишком многое о нем знают. «И на Солнце есть пятна!» - эта крылатая фраза разочарования явилась одним из первых научных знаний о нашей звезде . Что поделать, знания умножают печали и ниспровергают святыни... Солнце - постоянно действующая термоядерная бомба. На его поверхности не такая уж большая температура - всего 6 ООО градусов1. Зато внутри... Внутри очень горячо - 20 миллионов градусов. Если бы наружные слои Солнца не приглушали этот нестерпимый блеск, все живое на Земле погибло бы всего за секунду. Или так: если булавочную головку какого-нибудь вещества мы смогли бы нагреть до такой температуры, она бы спалила все живое вокруг в радиусе двадцати километров . Солнце бездарно светит во все стороны, и малюсенькой Земле, расположенной от него на расстоянии 150 миллионов километров, достается лишь одна двухмиллиардная часть (!) солнечной энергии. Этого хватает, чтобы поддерживать жизнь Но температура короны - палочки спички. 1 500 ООО С°. Температура пламени Зажженной спички тоже выше, чем
на планете. Несмотря на довольно большое расстояние от светила, можно сказать, что мы живем внутри него. Потому что у Солнца нет границ. Солнце - газовый пузырь. А какие у газового пузыря могут быть границы? Внутри он плотный, снаружи - плавно переходит в межзвездный газ. В центре Солнца плотность газа в 12 раз превышает плотность свинца. А то, что мы называем поверхностью и воспринимаем как отчетливую границу Солнца - светящийся верхний слой (фотосфера), - на самом деле в тысячи раз разреженнее воздуха. То есть ее и нет почти, поверхности этой. Видимость одна. Дальше фотосферы - солнечная корона. Это газовый слой, простирающийся на миллионы километров. И Земля крутится как раз внутри солнечной короны, и Солнце лижет Землю каждое мгновение. При этом видимый диаметр светила - всего полтора миллиона километров. Это смешной размер. Такие крохотные звездульки астрономы относят к классу желтых карликов. Сегодня, наверное, каждая домохозяйка знает, что солнечный цикл составляет примерно 11 лет. С этой периодичностью возникают на Солнце пятна - области пониженного свечения и повышенной напряженности магнитного поля. Пятна эти размером с Землю или немного побольше. Кроме пятен на Солнце есть и другие, не менее интересные штуки - протуберанцы, факелы, коронарные дыры... Все они влияют на Землю, но сильнее всего влияют на нас вспышки. Энергия одной солнечной вспышки примерно равна количеству энергии, которое Земля получает за год. А выделяется эта энергия всего за одну двадцатую долю секунды! Кроме того, вспышки любят возникать сериями. И тогда Землю обдает как из шланга потоком рентгеновского излучения и энергичных частиц. В эти моменты у людей меняется состав крови, она становится похожей на кровь пациентов, пораженных лучевой болезнью. Почему возникают все эти странные явления на Солнце, точно еще не известно, загадок тут масса, но известно другое - например, чем больше пятен на Солнце, тем меньше средняя концентрация соляной кислоты в желудке, потому что подавляется деятельность поджелудочной железы. Кстати, подобное происходит и у людей, живущих слишком близко от линий электропередачи. При максимуме солнечной активности уменьшается растворяющая способность крови, снижается иммунитет, а стало быть, растет число эпидемий. Кстати, влияние магнитных полей на кровь вызывать удивления не должно, ведь кровь - это «жидкое железо», красный цвет ей придают атомы железа1 в ядрах эритроцитов . Соответственно, не нужно также удивляться и росту обострений сердечно-сосудистых заболеваний во время вспышечной активности Солнца. Сегодня помимо одиннадцатилетнего открыты десятки самых разных солнечных циклов. Они имеют периоды колебаний от нескольких секунд до тысячелетий. И даже больше, если вспомнить, что период обращения солнечной системы вокруг центра галактики 250 миллионов лет - и это тоже цикл. Циклы причудливо накладываются друг на друга, образуя в космосе невидимую паутину, в которой человечество запуталось, как муха. За миллионы лет эволюции все живое приспособилось к солнечной цикличности. Вот маленький пример. Менструальный цикл у женщин составляет 27-30 дней. И это как раз один из самых известных солнечных циклов - период обращения светила вокруг своей оси. Газовый шар не вращается как одно целое: экваториальные области летят чуть быстрее, у полюсов раскаленный газ перемещается чуть медленнее, давая нашим женщинам свободу выбора - от 27 до 30 дней. Впервые на связь между солнечной активностью и эпидемиями указал русский ученый Чижевский. Совсем недавно ученые из Пущинского Института биофизики Но отдельные атомы железа, да еще и в органических молекулах, не обладают ферромагнитными свойствами.
клетки РАН подтвердили, что повышенная солнечная активность может провоцировать вспышки эпидемий. Они соотносили некоторые параметры солнечной активности с количеством и состоянием лимфоцитов (клетки, отвечающие за иммунитет) . Кровь исследовали с помощью микроспектрального флуоресцентного метода на двухволновом микрофлуориметре «Радикал ДМФ-2». Мазок крови на стеклышке обрабатывали флуоресцентным красителем, который по-разному окрашивает активные и подавленные лимфоциты. Так вот, оказалось, что при повышении солнечной активности увеличивается число лимфоцитов в крови. Но при этом их активность сильно снижается. То есть клетки лимфоцита меньше синтезируют белок - строительный материал будущих антител, которые подавляют инфекцию. Видимо, это одна из причин возникновения эпидемий инфекционных болезней во время неспокойного Солнца. В годы солнечных максимумов люди биохимически становятся другими - чуть более возбудимыми, нервными. А повышение средней возбудимости чисто статистически приводит к повышению вероятности возникновения войн, локальных конфликтов, криминальной активности, бытовых убийств. Если в год спокойного Солнца нервный человек простит жену за пролитый на колени горящий борщ, то, возбужденный светилом, может и ударить. У него уже скорости реакций другие. И восприятие другое. Более того, достаточно вспомнить исторические события, которые происходили в периоды активного Солнца хотя бы на протяжении прошедшего века: 1905, 1917, 1928, 1937-38, 1968, 1979-80, 1989-91 гг. Иногда пики активности бывают менее выраженными или, напротив, раздвоенными. Например, в последнем цикле увеличение числа пятен в 1989 году сменилось некоторым их уменьшением в 1990 и новым всплеском активности в 1991 году, что совпало с распадом СССР. По данным чикагской полиции, например, число потенциальных участников преступных группировок в «солнечные годы» возрастает на четверть - за счет большого притока агрессивно настроенных подростков и безработных. Предупреждают учителей: в опасные годы увеличится число двоечников за счет нервных, неусидчивых детей. Одновременно с людскими волнениями растет число техногенных катастроф. Это связано с нарушением радиосвязи в моменты хаотических колебаний земного магнитного поля, сбоями в работе навигационной аппаратуры, отказами спутников связи. В ионосфере Земли развиваются кольцевые токи1, которые наводят токи индукции в трансконтинентальных трубопроводах и линиях электропередачи. Ни с того ни с сего вдруг начинают взрываться магнитные мины. Горят трансформаторы. И как горят! В 1989 году в Канаде, например, целая провинция осталась без света. И здесь есть два очень важных момента. Первое: поскольку речь идет о статистических закономерностях, то есть о некоем среднем повышении общей возбудимости, нельзя сказать, что «солнечный гнев» с неизбежностью приводит к социальным катаклизмам и авариям. Нет, рвется только там, где и до этого было непрочно. Где достаточно малейшего «провисания» ситуации, чтобы она «лопнула». В первую голову страдают те, кто работает на пределе нервной нагрузки, - летчики, операторы, диспетчеры. На кузнеца, машущего кувалдой, Солнце практически не повлияет. Ну, махнул молотом немного не так, какая разница. А вот если диспетчер в аэропорту ошибся... В принципе это понятно: если у вас груз висит на толстенной стальной цепи, то небольшое разупрочнение каждого звена не вызовет обрыва. А вот если цепочка тоненькая... Одно звено выдержит, второе выдержит, а третьему прочности чуть-чуть не хватит. И лопнет вся цепочка. И тогда, например, кризис в самой Это уже творчество, на самом деле большинство неприятностей создает повышенное радиоактивное излучение Солнца.
слабой стране вызовет череду экономических срывов в странах с более крепкой экономикой. Отсюда вытекает второй важный момент. Чем сложнее цивилизация, тем для нее опаснее солнечные всплески, тем большее внимание нужно уделять «солнечному ветру» при проектировании жизненных систем. Ведь лик современного общества определяют не баба с серпом и мужик с молотом, а оператор высокотехнологичного процесса. Современные технологии и приборы становятся все более тонкими. Сейчас, например, уже всерьез говорят о построении компьютеров, где роль диода будет играть один-единственный электрон! А от компьютеров зависит жизнеобеспечение цивилизации. И здесь тонкое воздействие Солнца уже может по принципу реле вызвать весьма «толстый» отклик. И этот отклик, возможно, отразится не только на общей аварийности, но и на экономике. Кстати, странам с пока еще отсталыми технологиями «солнечный ветер» грозит меньше. Если страна производит чугунные чушки или ломы пудовые, на ее производственный процесс светило почти не повлияет. А вот в таких тонких производствах, как фармацевтика, производство микросхем, где люди при входе в стерильный цех белые халаты надевают и проходят двойную обработку, чтобы лишнюю пылинку с собой не пронести, вот там - да. И с этим на Западе уже столкнулись: при полном вроде бы постоянстве технологического процесса вдруг без всякой видимой причины увеличивается процент брака. А это просто вмешивается «мировая закулиса», как сказал бы Проханов. И здесь нужно хотя бы в двух словах рассказать об экономических волнах. Почему экономику периодически сотрясают кризисы, почему экономический процесс - это процесс колебательный? Экономика зависит от людской психологии, на которую влияет Солнце, от годовой балансовой отчетности, «совершенно случайно» совпадающей с циклом вращения Земли вокруг Солнца, от годовых колебаний цен на сельскохозяйственную продукцию... Экономистами был открыт «свиной» бизнес-цикл - период колебаний цен на свинину, совпадающий с периодом обращения Венеры вокруг Солнца (1,6 лет). В XVIII веке, до открытия самого известного - «пятнистого» солнечного цикла немец Вильям Гершель обратил внимание на то, что цены на хлеб и зерно колеблются с периодичностью в 11 лет. Позже были открыты «кофейный», «фрахтовый» и другие циклы ценовых колебаний. Колебания цен на кофе, как оказалось, совпадают с периодом обращения Сатурна. И теперь, сообразуясь с этим циклом, высаживают и вырубают целые кофейные плантации. А под 17-летний фрахтовый цикл голландские корабелы подгоняли срок службы своих судов. Расстрелянный в 1938 году в суздальском политизоляторе советский ученый Кондратьев открыл периодические колебания экономической активности продолжительностью в 64 года. Так они теперь и называются: бизнес-циклы Кондратьева. Тот же Чибрикин, о котором я вам рассказал выше, совсем недавно обнаружил по- луторагодовой цикл колебания кредитной эмиссии. Так что если вам вовремя не выдали зарплату, возможно, не стоит обвинять правительство. Идите качать права к астрономам1. Почему вовремя не предупредили, что возможны перебои с деньгами? А лучше к астрологам - влиянием планет на судьбы Занимаются именно они.
ЧАСТЬ 3. ЭВОЛЮЦИЯ МЕРТВЫХ ГЛАВА 12. КОГДА Б ВЫ ЗНАЛИ, ИЗ КАКОГО СОРА.. Слово «эволюция» в головах людей ассоциируется почему-то со школьным кабинетом биологии, на стене которого висит огромный составной плакат с изображением древа жизни. Эволюция воспринимается гражданами, как нечто, относящееся только к биологии. А зря. Эволюция - общий процесс. Она шла и тогда, когда живых существ на планете не было в помине, а были только мертвые камни. Камни ведь тоже должны были откуда-то появиться... Солнечная система образовалась 4,5 миллиарда лет тому назад из газопылевого облака, и первопланеты представляли собой огромные сгустки пыли. Вопрос: как из этого грязевого хаоса элементов и разных соединений отсепарировались вещества, минералы, возникли океаны, горные породы, руды, реки, самородки? Ответ: в результате геологической эволюции. Это было типичное, самое обыкновенное усложнение структур в открытой системе. Открытой систему сделало Солнышко, которое зажглось в центре газопылевого облака еще тогда, когда нынешние планеты представляли собой неоформившиеся сгустки пыли. Девяносто девять процентов всего вещества газопылевой туманности оказалось сосредоточенным в Солнце, а из одной десятой процента массы Солнечной системы сделались планеты. Когда солнышко зажглось, световым давлением почти все легкие элементы туманности (водород, гелий) были отнесены на край Солнечной системы. Из них получились гигантские водородные пузыри - Сатурн, Юпитер... А тяжелые элементы пошли на производство мелких планеток - Земли, Венеры, Марса, Меркурия. Наличие множества элементов резко повышало разнообразие планетной системы и, стало быть, ее эволюционные шансы. Поначалу смесь химических элементов в планетарном сгустке была достаточно однородной, то есть хаотичной. Но потом начался процесс сепарации. Про- то-Земля притягивала сгустки вещества, подвергаясь непрерывным бомбардировкам. Непрерывная бомбардировка разогревала поверхность планеты, вызывая ее расплавление. В жидком расплаве наиболее тяжелые фракции оседали вниз под действием гравитации, наиболее легкие всплывали, как шлак в доменной печи. Температура плавления железа чуть ниже температуры плавления минералов. Поэтому железо выплавилось раньше и практически все опустилось к центру планеты. В результате, как написано в учебниках по природоведению, ядро нашей планеты железное, а оболочка - каменная. Это был первый крупный шаг эволюционной сепарации вещества. Произошел сей процесс довольно быстро, всего за несколько десятков миллионов лет, и потому данную фазу в развитии планеты геологи называют железной катастрофой. Эволюция вообще изобилует катастрофами. Следующие полмиллиарда лет после возникновения нашей планеты - белое пятно в геологической летописи. Об этой эпохе нам известно очень мало, потому что первые образовавшиеся участки земной коры (4 миллиарда лет назад они уже существовали) подвергались мощной космической бомбардировке - вовсю шел процесс гравитационной конденсации вещества солнечной системы. Метеориты все разбомбили! . . Это первая причина нашей геологической слепоты - уничтожение «улик» метеоритами. Вторая причина - мощные конвекционные потоки из центра планеты, которые уничтожили большую часть первичной коры. Полужидкая поверхность, отсутствие атмосферы, многочисленные прыщи вулканов - вот неприглядная картина нашей юной планеты. Однако через сотни миллионов лет пары воды и углекислота постепенно выделялись на поверхность в виде вул-
канических газов. Так появились атмосфера и первая жидкая вода. Вот вам еще один шаг эволюции... После атмосферы наступил черед расчищать плацдармы для будущей жизни - начала формироваться континентальная кора. Любопытно, что кора континентов химически очень отличается от остальных частей планеты. Именно кора - источник всех тех полезных ископаемых, которые мы наковыриваем для собственного использования. Если бы не металлические руды, уголь, нефть, облик цивилизации был бы совсем другим! А откуда взялись металлические руды у поверхности, если, как считается, все железо опустилось вниз, образовав ядро, еще на самой ранней стадии эволюции планеты? Металлы из глубин Земли доставляют к материкам расплавы с богатым содержанием воды.. Я не буду сейчас подробно описывать этот процесс: геология - такая наука, которая мало кого интересует, боюсь растерять читателей, описывая наслоения осадочных пород, зоны субдукции и движение литосферных плит. Скажу лишь, что 3,8 млрд. лет тому назад уже вовсю существовали океаны и материки, кислорода в атмосфере практически не было, а первые бактерии появились в период от 4 до 2,5 млрд. лет от рождества планеты. То есть спустя всего лишь 500-800 млн. лет от появления Земли на ней возникли первые одноклеточные . Если взять какую-нибудь популярную книжку по геологии, например, книгу Мак- дугала «Краткая история планеты Земля», то мы увидим характерные названия глав: «Эволюция атмосферы», «Эволюция континентов»... Эволюция, как я уже неоднократно писал, не есть принадлежность или свойство живого. Это общефизический процесс, происходящий в открытой разнообразной системе, в которую поступает энергия. Вот что вам надо запомнить и детям своим рассказывать. А забыть нужно то, о чем было написано выше, а именно - про железную катастрофу, солнечный ветер, который выдул на окраины солнечной системы легкие газы, и про железное ядро Земли... Все это уже устарело. Устарело с тех пор, как российский геолог Владимир Ларин защитил докторскую диссертацию. ГЛАВА 13. ЗЕМЛЯ ЛАРИНА В поисках перспективы Интересно, попаду я в историю, если буду первым писателем, который укажет человечеству новый путь развития? С одной стороны, вроде бы должен. С другой, я ведь всего лишь гонец, который принес хорошую весть, а послал-то ее совсем другой. С третьей стороны, история знает, по меньшей мере, один случай, когда товарищ, который благовествовал от чужого имени, стал основателем новой религии. С четвертой стороны, этот товарищ плохо кончил. Так что я в затруднении. Пусть история меня рассудит... Мне нужно очень многое вам рассказать в этой главе, а глава - это не книга, поэтому постараюсь быть максимально лаконичным. Пункт первый. В 2002 году произошло знаменательное, но не очень замеченное общественностью событие - президент Буш-младший выделил почти два миллиарда долларов на программу научных исследований по водородному автомобилю. Пункт второй. Немного ранее, а именно 4,5 миллиарда лет тому назад из про- топланетного облака образовалась планета Земля. Пункт третий. В 1968 году будущий доктор геолого-минералогических наук, а тогда простой московский аспирант Владимир Ларин испытал неприятные ощущения в организме, и эти ощущения его не обрадовали... Теперь я постараюсь свести эти три пункта воедино, а вы внимательно следите
за моей мыслью. Обещаю, не пожалеете. ...Чем больше человечество тратит нефти, тем больше беспокоится о том, надолго ли ее хватит. Мы - нефтяная цивилизация. Трудно поверить, но всего сто лет назад нефть продавалась в аптеке в маленьких пузырьках - смазывать горло при ангине, а численность населения земного шара составляла около миллиарда человек. Сейчас нефть добывают миллионами тонн, а численность населения выросла вшестеро. Нефть лежит в основе всего. Сельское хозяйство благодаря комбайнам, грузовикам и тракторам, которые потребляют нефть в виде солярки и масел, за сто лет подняло производительность настолько, что смогло пропитать невероятно размножившееся население. Не будет нефти - будет голод. На лошадках столько продуктов не напахать. Да и нет уже тех лошадок. Да и крестьян, которые за ними ходят, тоже нет - урбанизированное большинство населения планеты проживает в городах. Далее. Больше половины всей электроэнергии на планете производится из нефтепродуктов (мазут) и сопутствующего природного газа. Не будет нефти - в мегаполисах случатся тьма и холод. Остановятся автомобили, пароходы, тепловозы, самолеты. Обветшают и разрушатся дороги, потому что асфальт - это тяжелые фракции нефти. Все замрет и опустеет. По пессимистическим прогнозам нефти в российских недрах осталось на 20 лет. По оптимистическим - на 50. Саудовская Аравия продержится дольше, лет 70. Ну, пускай даже нефти хватит нам не на 20-50, а на 100 лет, все равно - что дальше? Уран для АЭС тоже исчерпаемый ресурс. Уголь? Этого добра много. Этого лет на 200 хватит. Но производить электричество из угля - себя не жалеть. Наши города станут похожими на Лондон XIX века - весь покрытый черной сажей. К тому же - мало кто это знает! - при сгорании угля в атмосферу выбрасывается в небольшом количестве радиоактивный изотоп - уран-238. Так что угольные электростанции мира загрязняют планету радиоактивностью больше, чем все атомные станции вместе взятые... И вопрос все равно не снимается - что делать «после угля»? Термояд? Заманчивая перспектива. Но предполагаемая периферия термоядерных станций настолько дорога (гигантские вакуумные камеры высотой с пятиэтажный дом, жидкий гелий для охлаждения кабелей, обогатительные фабрики и рудники на Луне для добычи там1 гелия-3, доставка произведенного на этих фабриках топлива для термоядерных станций с Луны), что пока не ясно - будет ли вообще такая электроэнергия рентабельной. Да и нету еще в мире ни одной термоядерной станции. Только проекты. Вернее, один проект - ИТЭР. Который уже стоил человечеству несколько миллиардов долларов. Ветроэнергия, приливная энергия дают мизер. А солнечная энергия, которую простодушные экологи считают самой чистой, предполагает такое количество грязных заводов по производству солнечных батарей, что и говорить об этом грустно (поинтересуйтесь как-нибудь на досуге, из чего делаются фотоэлементы) . Но даже если человечеству удастся удешевить киловатт предполагаемой термоядерной электроэнергии до приемлемых сумм, что дальше с ней делать? Электричество - штука крайне неудобная для мелкой расфасовки. Это вам не бензин. В автомобиль не зальешь... Вы сказали «аккумуляторы»? О-о! Электромобиль - еще один миф экологов - такая же неосуществимая мечта, как построение коммунизма в одной, отдельно взятой стране. И дело тут не в несовершенстве аккумуляторов. А в том, что все автомобили мира потребляют в два раза больше энергии, чем вырабатывают все электростанции мира. Реально ли утроить количество элек- Это для реакции с дейтерием. Существует много разных схем. Реакция по слиянию дейтерия и трития, например, дает ненамного меньше энергии.
тростанций на планете, чтобы сохранить автопарк? Нереально. Вспомните, как строилась какая-нибудь Братская ГЭС - всей страной, с комсомольцами и газетными передовицами... И это одна электростанция. К тому же экологическая чистота электромобиля - тоже миф. Если перевести все автомобили мира на аккумуляторную тягу, придется понастроить столько вредных предприятий для производства миллиардов аккумуляторов, что выбросы от этих заводов перекроют все автомобильные выхлопы. Поэтому Буш и выделил деньги именно на водородный автомобиль. Во-первых, водородный автомобиль не потребует перестройки мировой двигательной промышленности. Просто вместо бензина в цилиндрах ДВС будет сгорать водород. Во-вторых, это действительно чистый автомобиль - из его выхлопной трубы вылетает только вода, точнее, водяной пар. Самая простейшая реакция из учебника химии, знакомая даже двоечникам: 2Н2 + О = 2Н20. Что может быть экологичнее дистиллированной воды? Идеальное решение! Тем более, что водород - самое распространенное во Вселенной вещество. Есть только одна закавыка - где его взять?.. Вообще-то, водород давно и успешно получают из воды с помощью электролитической диссоциации. Но если при горении водорода получается вода и энергия (на которой поедет наш водородный автомобиль), то для того, чтобы обратно разорвать молекулу воды, энергию к ней нужно приложить. Причем приложить придется в полтора-два раза больше, чем потом получится при горении водорода. Добывать водород из воды энергетически невыгодно! Для того, чтобы перевести все автомобили мира на водород, потребуется уже не в два раза больше электростанций, чем сейчас существует, а в три-четыре! И тем не менее совокупное («расфасовочно-технологично-экологичное») удобство водорода таково, что часть мирового автопарка все-таки планируется перевести на водород. На момент написания этой книги германская фирма «Линде» (не сочтите за рекламу) уже разработала и сертифицировала новые баллоны, позволяющие хранить водород под давлением в 700 атмосфер. Это вдвое больше, чем было. Соответственно на 70% возрос пробег автомобиля с таким запасом водорода, теперь он сопоставим с пробегом «от бензобака» - 400 км. Чтобы закачать водород под таким большим давлением, нужны специальные АЗС. Одна из них уже строится в городке Оффенбахе. Экспериментальный водородный «Опель» с таким баллоном будет заправляться на такой бензоколонке 3,5 минуты - время также вполне сопоставимое с бензозаправкой. Островная страна Исландия, где горячие гейзеры, добывает за счет дармового подземного тепла крайне дешевую электроэнергию. Исландцы мечтают использовать это свое природное преимущество и стать водородным Кувейтом - производить за счет дешевого электричества дешевый водород и поставлять его всему миру, поскольку уже сейчас ведущим технократам мира понятно, что водород - топливо будущего, «вторая нефть». Через пять-десять лет его потребуется много, через двадцать - очень много. «Вторая нефть» - это фигура речи. Водород действительно стал бы второй нефтью , если бы не дороговизна его производства. Ведь действительно потребуется построить огромное число новых электростанций, которые будут работать только на диссоциацию воды. А на чем будут работать эти станции? Уж не на мазуте ли? . . Эх, вот если бы можно было добывать этот чертов водород, как газ или нефть - из земли! Если бы появился человек, который бы сказал: граждане! да можно же! . . Это был бы не просто переворот в энергетике. Это была бы новая эра. Грязная нефтяная цивилизация уступила бы место чистой водородной. Даже сегодняшние мазутные и газовые электростанции можно было бы постепенно перевести на водород - не все ли равно, что в топках жечь, а водород меньше загрязняет. И такой человек появился. И появился он на моем горизонте. Я ли не моло-
дец?. . У меня нюх на сумасшедших. После многих лет работы в разных редакциях я их за версту чую. Поэтому сразу скажу: Ларин не сумасшедший. И не гений. Просто талантливый и очень наблюдательный человек с развитой интуицией. Геолог от бога. И еще ему просто повезло. Кто-то из геологов должен был рано или поздно сделать то, что сделал он - посмотреть на Землю из космоса. Сопоставить данные о составе Солнца, пояса астероидов, больших и малых планет солнечной системы. И защитить докторскую диссертацию на тему, которую никто из широкой публики даже не заметил ввиду ее сугубой теоретичности - о строении земного ядра. Ну, в самом деле, не все ли вам равно, читатель, из чего «сделано» земное ядро - из железа или из металлогидридов? Да хоть из картона! Вам все равно, вон у вас даже лицо стало скучное на слове «металлогидриды»... А между тем диссертация Ларина переворачивала теоретическую геологию и сотрясала фундаменты. Во всех учебниках, в том числе и школьных по сию пору написано, что ядро планеты Земля железное. Никто это ядро не ковырял, конечно, и то, что оно железное - просто давнее устоявшееся предположение, сделанное ровно сто лет назад. Проверить его все равно невозможно, да и смысла особого не было проверять-то: какой практический выход от этой затеи? Это же чистая теория. Но не зря говорят: нет ничего практичнее хорошей теории! Впрочем, не будем забегать вперед... Итак, во всякой науке есть свои догмы, свои священные коровы. Главная догма геологии - железное ядро Земли. Откуда эта догма взялась? Из астрономических наблюдений ученые-механики давно поняли, что масса распределяется внутри нашей планеты неравномерно - в центре Земли есть какое-то плотное ядро. Это стало ясно из расчетов уже в середине XIX века. Позже ядро было обнаружено экспериментально - к 1918 году земной шар был покрыт довольно густой сетью сейсмических станций, с помощью которых нашли так называемую сейсмическую тень от некоего очень плотного земного ядра. Задумались, из чего это ядро может состоять? Какое есть плотное и при этом достаточно широко распространенное вещество во Вселенной? Железо! Нужно еще вспомнить, что начало XX века - время бурного становления металлургии, доменного процесса, который был тогда настолько моден, что к домнам ходили многочисленные экскурсии. Домна была вершиной научного и технического прогресса того времени. Школьники, аристократы, дамы с лорнетами ходили наблюдать работу домны. Это очень впечатляло. Домна тогда была, наверное, самым сложным сооружением на планете. В домне шлаки всплывали вверх, а жидкое железо оседало вниз... А если учесть, что у истоков геохимии стояли люди с металлургическим образованием, то нет ничего удивительного в том, что родилась аналогия планеты с домной: мол, когда Земля была еще горячая, расплавленное железо, как самое тяжелое, под действием гравитации стекло вниз, а легкие силикатные шлаки всплыли вверх... Именно эту гипотезу я честно описал в первой главке. Эта идея прочно утвердилась во всех учебниках по геологии, но никаких доказательств ее в специальной литературе нет. Напротив! Внимательное изучение астрономических данных второй половины XX века привело Ларина к совсем другим выводам... Ныне пока считается, как уже было сказано, что когда из газопылевого облака образовывалась наша солнечная система, солнечный ветер выдул все легкие элементы типа водорода на окраину, из них сформировались огромные газовые пузыри - Юпитер, Сатурн... А все тяжелые элементы, в частности металлы, остались поблизости - из них получились мелкие тяжелые планетки - Марс, Венера, Земля, Меркурий. Но последние научные данные противоречат этой гипотезе. По составу метеоритов мы можем судить о составе пояса астероидов, который находится в три раза дальше от Солнца, чем Земля (метеориты прилетают на Землю именно оттуда). И этот состав полностью опровергает теорию солнечного вет-
pa. Скажем, легкий бериллий присутствует в астероидах наряду с тяжелыми платиной, иридием. Почему? Откуда в поясе астероидов тяжелые металлы? Каким таким солнечным ветром их надуло? Иридия там в десятки раз больше, чем на Земле . А должно быть в десятки раз меньше, потому что дальше от Солнца!.. А дело все в том, что не столько солнечный ветер распределял вещество от центра к периферии газопылевого облака, сколько магнитное поле молодого Солнца. Именно оно сыграло роль сепаратора химических элементов. Ларин понял это, когда взял таблицу ионизации химических элементов и сопоставил с содержанием элементов в планетах и в самом Солнце. И все сразу встало на свои места. Впрочем, до таблицы ионизации была другая таблица - свойств металлогидридов... Ларин понял, как и из чего сделана наша планета. Оказалось, у нее не чисто железное ядро, а кремний-магний-железное, насыщенное водородом. И тонкая силикатная оболочка... Чуть позже я расскажу, какие невероятные выводы для русских, евреев и исландцев проистекают из всей этой скучной науки, а пока, думаю, вам будет крайне интересно узнать, как и при каких обстоятельствах идея убить священную корову геологии пришла в ларинскую голову. - Знаете, я неплохой геолог. Вот, бывает, приезжаешь на какую-то новую территорию, а там все незнакомое - породы, местность... Начинаешь все это изучать. Информация в голове накапливается, накапливается, а потом вдруг случается с тобой какое-то депрессивное, сонное состояние, начинает корежить тебя, а после неожиданно приходит озарение - ясно понимаешь, как тут все устроено, как и почему расположены породы на местности. И дальше ты уже просто посылаешь геологов по маршруту, говоришь им, что они там должны увидеть, что нужно искать, на что обратить внимание. Они идут и находят, а потом удивляются: Николаич, откуда ты узнал, ты разве там был?.. Вот это ощущение, когда тебя корежит и, значит, в голову придет что-то важное... я его уже узнаю. В 1968 году перед защитой кандидатской диссертации я решил посмотреть свойства гидридов. Как сейчас помню - стою я в читальном зале, смотрю на табличку с плотностью гидридов, вижу, что металл поглощает сотни объемов водорода на один свой объем и при этом не разбухает, а просто уплотняется вдвое при обычном давлении. Стою и смотрю. Стою и смотрю. Обычные справочные данные. И вдруг меня начинает корежить. И так сильно! Буквально всего изломало, аж мурашки по спине бегали. Я понял, что какая-то мысль вот-вот придет, и, судя по тому, что корежило меня изрядно, мысль огромная. Я испугался: у меня на носу защита, неужели я в расчетах ошибся? И вдруг приходит эта идея. Совершенно незваная. И такая простая! Я даже удивился: почему никто до меня не обратил на это внимание?! Наверное, просто потому, что геология занимается тонкой корочкой земли, прикладными вещами, ископаемыми, а в центр планеты залезть все равно невозможно, и потому интереса особого нет. Никто же не предполагал, что... И главное, идея эта не нужна мне была! У меня была прекрасная работа, защита кандидатской на носу, через три года я бы и докторскую защитил по тому же направлению... Я защищался по прогнозированию скрытых редкометалльных месторождений. Прекрасные результаты, по моей методике до сих пор ищут и находят. А тут эта идея. Голая. Но я уже понял, что я ее не брошу. А брошу свою прежнюю работу. И что мне предстоят годы, чтобы по-настоящему дорасти до этой идеи... ...Сейчас я для особо продвинутых и интересующихся наукой граждан попробую подробнее рассказать о ларинской идее. Это будет подглавка для необязательного чтения. Фригидным девушкам рекомендую ее пропустить...
Некоторые интимные подробности зарождения Солнечной системы В середине XX века астрофизик и нобелевский лауреат Фред Хойл понял, что у протосолнечного диска на определенном этапе развития должно было существовать мощное магнитное поле, а часть вещества пылевой туманности было ионизированным. Механизм временного возникновения магнитного поля в дозвездной туманности довольно остроумен, но разбирать его сейчас мы не станем, чтобы не отвлекаться от еще более остроумной гипотезы Ларина, которая базируется на теории Хойла. В общем, ионизированные частицы пересекать силовые линии магнитного поля не могут, они попадают в силовые линии поля как в силки. Но разные вещества имеют разную склонность к ионизации. Скажем, цезий легко теряет внешний электрон - ему достаточно света керосиновой лампы. А гелий практически не ионизируется. Элементы, которые легко ионизируются, остаются в силках магнитного поля протосолнечного диска, а нейтральные и трудно ионизируемые уносятся солнечным ветром на окраину. Благодаря спектральному анализу нам известен состав фотосферы Солнца. Нам известен состав внешней геосферы Земли, состав лунного грунта (спутники привезли1) . По коллекциям метеоритов известен состав пояса астероидов. Если теперь по оси ординат отложить относительную распространенность элементов, а по оси абсцисс потенциал ионизации, то мы увидим, что в Солнечной системе распределение элементов действительно зависит от потенциала ионизации. Гипотеза Хойла таким образом блестяще подтвердилась. А с ней и теория Ларина. Почему относительное содержание углерода на Земле в тысячи раз меньше, чем на Солнце? И почему углерода больше в поясе астероидов, чем на Земле? Потому что атомы углерода, будучи в основном нейтральными, проскочили «прутья» магнитного поля протосолнечного диска и улетели к окраинам будущей Солнечной системы. (На Солнце углерода много, потому что состав Солнца - это средний состав протосолнечного газопылевого сгущения). В поясе астероидов также много ртути, серы, золота, серебра, платины - у всех этих элементов высокий потенциал ионизации, их трудно ионизировать и, соответственно, удержать магнитным полем вблизи центрального светила... А вот цезия, урана, калия, рубидия, напротив, больше на Земле, чем в астероидах. Потому что у этих элементов низкий потенциал ионизации... Поэлементный состав Луны и Земли одинаков, потому что они находятся на одном расстоянии от Солнца... Зная состав протосолнечного диска (по составу сегодняшнего Солнца), зная потенциалы ионизации, Ларин взял и выписал на бумажке состав изначальной Земли. И его список вошел в противоречие с основной догмой геологии о железном ядре. Для планеты с железным ядром и силикатно-шлаковой оболочкой нужно, чтобы в составе прото-Земли было 30% кислорода и 40% железа. Однако магнитная сепарация ограничила среднюю концентрацию кислорода в Земле в пределах 1-2%, а железа - примерно 12 весовых процентов (кстати, именно такая концентрация железа действительно наблюдается в глубинных мантийных породах). Исходная же концентрация водорода составляла 60 атомных (а не весовых) процентов. Это много. Водород поэтому оказался везде - при формировании планеты все остальные элементы были в виде водородных соединений (гидридов). Отсюда вытекает, что силикатно-оксидная оболочка планеты под континентами имеет толщину 250-300 км, под океанами же несколько тоньше. Ниже, до самого ядра идет мантия, сложенная из бескислородных металлогидридов - кремния, маг- Имеется в виду беспилотные аппараты.
ния и железа с добавками кальция, алюминия, натрия... Ну, а ядро сохранило исходный состав протопланетного облака. Теория металлогидридной планеты была проверена в лабораторных условиях - Ларин изучал свойства разных гидридов в условиях разных давлений и температур. Выяснились любопытные вещи. Скажем, теория Ларина предсказывала, что во внешней зоне ядра водород присутствует в виде раствора. Так вот, различные методы геофизики показывают, что внешние оболочки ядра действительно находятся в жидком состоянии. Раньше предполагалось, что это следствие высоких температур, царящих внутри планеты. Но тогда не совсем ясно, почему само ядро не жидкое при таких температурах, а жидкими являются только внешние его слои. Ларинская теория отвечает на этот вопрос так: «Жидкое состояние внешней зоны ядра обусловлено присутствием в металлах водорода в растворенном виде. Это явление обнаружено экспериментально. Металлы, содержащие растворенный водород, при увеличении давления сначала становятся пластичными, как пластилин, а затем начинают течь, как будто они расплавлены. Причем происходит это при комнатной температуре». ...Срединные океанские хребты активно «газят» водородом. Традиционная теория этого объяснить не может. Только ларинская. ...Геофизики обнаружили три скачка в плотности мантии на глубинах в 400, 670 и 1050 км. Эти ступени можно объяснить опять-таки только ларинской теорией. Здесь, по Ларину, должен быть кремний. А гидридный кремний как раз имеет три скачка плотности при соответствующих данным глубинам давлениях (проверено в лаборатории). ...Года три-четыре назад по СМИ проскочила сенсация - на Марсе обнаружено очень много серы, гораздо больше, чем на Земле. Откуда? Непонятно. А из ларинской теории это прямо и естественно вытекает. - Или вот взять, скажем, траппы, - рассказывал мне Ларин. - Это базальты, которые заливают обширные территории. У нас вся Восточная Сибирь залита траппами. Когда я рассматривал происхождение траппов в рамках своей теории, то пришел к выводу, что в траппах должны быть включения самородных металлов, таких, как алюминий, магний, железо... Традиционная геология этого предсказать и объяснить не может. Помню, едем мы куда-то с приятелем-геологом на машине, и я его спрашиваю: «Ты не знаешь, кто у нас траппами вплотную занимается, у меня получается, что там должны встречаться самородные металлы». Друг отвечает: не знаю, но сейчас подхватим по пути парня из Якутска, он, кажется, занимается траппами. Садится в машину парень и сразу после «здравствуй» говорит моему приятелю: «У нас какая-то непонятка - мы в траппах самородные металлы обнаружили. Не знаешь, отчего бы это? Нас за это все бьют, это против теории, а у нас факты. Хоть обратно зарывай!» ...Опять-таки в полном соответствии с ларинской теорией в Исландии водород в некоторых местах из-под земли просто со свистом вырывается. Оставляя традиционную геологию в полнейшем недоумении по поводу этого необычного явления. Водородная эра Вот теперь, читатель, настал, наконец, черед рассказать, что же замечательного для всех нас в этой ларинской идее. А замечательно то, что если полить воду на магний, в результате реакции получится оксид магния, много дармового тепла и... газообразный водород. А внутри Земли, по Ларину, полным-полно магния . У вас, наверное, уже возник вопрос - а глубоко ли залегают в Земле эти самые металлогидриды? К сожалению, глубоко - сотни километров. (Напомню, самая глубокая скважина, пробуренная человечеством, - 15 километров.) Но! В так называемых зонах рифтогенеза, где земная кора тоньше, кремний-магний-железистые
слои подходят довольно близко к поверхности планеты - километров на 30-40. Уже лучше, но тоже слишком глубоко для добычи... Наконец, в этих зонах рифтоге- неза есть места, в которых металлы отдельными языками дотягиваются почти до самой поверхности и залегают на глубинах всего 4-6 км. Туда можно пробурить- ся, сделав несколько скважин - по одной скважине подавать воду, из других качать водород. Можно даже не бурить, а сделать шурф - прорыть наклонный туннель. Самое главное, для этого не нужна техника завтрашнего дня, достаточно вчерашнего. Сразу скажу: таких удачных зон на Земле немного. И большая часть из них находится, к сожалению, в океане. Тем не менее, существует несколько считанных мест и на суше. Это и есть будущие Кувейты. Будущие мировые источники главного сырья завтрашнего дня - водорода. Чувствую звенящий вопрос читателя - где?! Где они? Кто эти счастливцы? И есть ли среди них Россия? Есть! В Байкальской области рифтогенеза, в Тункинской впадине на глубине 5— 6 км электромагнитное зондирование выявило огромную зону с аномально высокой проводимостью. Опять-таки, традиционная геология сей феномен объяснить не может - только ларинская... Кстати, об Исландии, которую мы тут уже дважды упоминали. Быть ей все-таки водородным Кувейтом! Одна из зон близкого залегания ларинских слоев именно там. Еще одна зона в Израиле (на зависть арабам). И еще одна на западе Канады, и в США, штат Невада... Когда покойный академик Ю. Руденко ознакомился с теорией Ларина, он безмерно удивился, что она еще не является общепринятой. Потому как базируется на эмпирических космологических данных, истолковать которые иначе, чем это сделал Ларин, нельзя. В противном случае не дали бы коллеги-геологи Ларину защитить докторскую, накидали бы черных шаров: не любят в науке убийц священных коров. Но тут крыть было просто нечем. Любопытно, что Советская власть чуть не подошла к использованию водородной энергетики первой в мире. В октябре 1989 года академическое совещание в Геологическом институте, Заслушав доклад Ларина, постановило: «Рекомендовать сверхглубокое бурение (до 10-12 км) в области современного рифтогенеза... Предложить в качестве объекта Тункинскую впадину, где бурение может иметь исключительно большое значение для энергетики и экологии, так как позволит оценить и проверить научно обоснованную возможность обнаружения принципиально нового и экологически чистого энергоресурса, могущего составить конкуренцию традиционным энергетическим источникам...» Однако бурно расцветшая перестройка, а затем крушение империи помешали этому начинанию. А жаль - в Сибирском отделении АН СССР даже успели сделать предварительную технико-экономическую оценку проекта. Получалось, что с 10 квадратных километров можно будет легко получать 100-200 миллионов тонн условного топлива в год. И гнать его трубопроводами за границу. В Европу, Азию... Этого ископаемого хватит человечеству на сотни тысяч , если не миллионы лет. А нефть побережем для лекарств, производства пластмассы и моторных масел. Сейчас, на момент написания этой книги, в мире надвигается экономический кризис. Есть мнение, что это обычный долгопериодический технологический спад, связанный с исчерпанием технологий (завершение так называемого цикла Кондратьева) . Спад должен смениться многолетним подъемом. Только для этого подъема нужны новые технологические прорывы. Кто знает, быть может, водородная энергетика станет для мировой экономики тем, чем когда-то стала для нее нефть - новым технологическим прорывом.
ГЛАВА 14. ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Вот это, между прочим, очень тонкий нервный вопрос - Зарождение жизни на Земле. Бесчисленные боговеры проводят многомудрые подсчеты, в которых «доказывают»: жизнь на Земле самопроизвольно-де зародиться не могла, потому что вероятность этого события столь ничтожна, что для этого не хватит всего времени существования Вселенной, скорее тайфун, пронесшийся по автомобильному кладбищу, соберет целый автомобиль из обломков, нежели в результате случайного смешения молекул появится жизнь... ну и прочий бред. Конечно, в результате случайного смешения молекул живая клетка не построится , ясный пень. Но природе и не нужно было сразу строить такую сложную вещь, как клетка или даже ее часть - митохондрия, например. Шла эволюция, то есть постепенное усложнение с закреплением результата. Если данная органическая молекула устойчивее в данной среде, нежели другая, то она и «выживает». Если молекула настолько сложна, что у нее уже есть намеки на обратную связь, то есть какое-то первичное реагирование на среду - это уже новая ступень в усложнении . Жизнь поначалу развивалась очень не спеша. Эволюция живого шла по экспоненте , то есть с постоянным нарастанием темпа. Стало быть, самый сложный, самый первый ее участок - молекулярная эволюция, когда природа буквально «тыкалась вслепую» - должен был занять самый длинный этап на временной оси. Дарвин удивлялся, что эволюции потребовалось так много времени для создания жизни. А мне удивительно, что первые - самые примитивные - одноклеточные организмы появились на Земле так быстро - всего через несколько сотен миллионов лет после рождения планеты. Это должно было занять гораздо больше времени! Для иллюстрации нарастающих темпов эволюции обычно приводят следующую временную шкалу - сравнивают время существования нашей планеты с одним годом, и на этом масштабе становится ясно, что такое эволюционный взрыв. Итак, допустим, формирование планеты Земля завершилось 1 января. Тогда первые клетки появились в конце марта - начале апреля. Черви возникли в начале ноября. Первые позвоночные - в начале декабря. Динозавры появились 20 декабря. Первые приматы - 28 декабря. Обезьяны появились 31 декабря. Неандертальцы появились к вечеру 31 декабря. Гомо сапиенс возник на исторической арене 31 декабря в 23 часа 57 минут. Древний Египет, Древний Шумер появились в 23 часа 59 минут 10 секунд. Иисус Христос родился в 23 часа 59 минут 50 секунд. Промышленная революция началась в 23 часа 59 минут 59 секунд. За «секунду» до сегодняшнего момента! Впечатляет? Настоящий взрыв! Вот каких мощных темпов ускорения эволюции добилась природа, «придумав» смерть, половое размножение, мутации, естественный отбор и психическое отражение реальности. Но если с эволюцией живой материи биологам уже все более-менее ясно, то с эволюцией высшего химизма - сплошные вопросы. Условия молодой Земли еще не выяснены окончательно, поэтому делать окончательные выводы о том, как именно зарождалась жизнь, пока рано. Вопрос о том, на каком этапе высший химизм постепенно перетек в жизнь, пока висит. Но некоторые догадки строить уже можно. Я не очень хорошо разбираюсь в молекулярной биологии и биохимии, поэтому пришел к биофизику Александру Кушелеву с вопросом о том, как это природе удалось так быстро организовать химическую эволюцию, ведь, исходя из экспоненци- альности эволюционного процесса, на это должно было потребоваться гораздо
больше времени. И почему в расчетах некоторых специалистов времени жизни всей Вселенной не хватило бы на то, чтобы пройти этап от химической эволюции до первой клетки. - Не учитывается одна тонкая штука, - ответил мне Кушелев. - Химическая эволюция шла... 50 триллионов лет! И пояснил свою мысль... Все расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур, ведутся исходя из так называемых н.у. - нормальных условий (атмосферное давление, температура примерно равная 22 °С). Но химические реакции могут протекать в сотни тысяч раз быстрее, если повысить температуру на несколько сотен градусов и давление, скажем, до 250 атмосфер. Вот тогда то, на что в нормальных условиях действительно потребовалось бы много-много триллионов лет, удастся уложить всего в полмиллиарда. Химики знают, что повышение температуры на 10 градусов повышает скорость реакции окисления вдвое. Повышение температуры на 20 градусов, соответственно, повышает скорость реакции (количество прореагировавших молекул) вчетверо. И так далее. Вот такая геометрическая прогрессия. - 50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет. Впрочем, если быть строгим, в нормальных условиях эволюция пройти не смогла бы. Некоторые специфические реакции достижимы только в «ненормальных» условиях. Например, в черных курильщиках... Черные курильщики - это подводные гейзеры. Они расположены на дне океана, где из разломов земной коры бьет фонтан перегретой воды температурой 250-300 °С под давлением в 250 атмосфер. Дальше я просто приведу рассуждения специалиста в полной неприкосновенности. Если вы в химии и молекулярной биологии профан, можете этот кусок безболезненно пропустить, я привожу его только из-за Валеры Чумакова, чтобы он больше не приставал ко мне с идиотскими подсчетами о том, что самозарождение жизни невозможно, потому что... Валера! Читай и делай выписки, только для тебя я перегружаю книгу такой умственностью. Итак... - Как это ни парадоксально на первый взгляд, но при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре. Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее, а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. А главное, самоё начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т.к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины. При н.у. это просто нереально. Здесь имеет смысл обратить внимание на химический состав горячего «супа». В него в больших количествах входят кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор и в малых количествах все остальные элементы таблицы Менделеева. Самое интересное, что из недр Земли, кроме атомов и простых молекул, «выплывают» готовые блоки ДНК и РНК - азотистые основания и фосфолипиды, которые, взаимодействуя между собой, время от времени образуют нуклеотиды, т.е. комплементарные пары ДНК и реже - РНК. Комплементарные пары (половинки одной ступени ДНК) находят друг друга при температуре 250-300 градусов в десятки тысяч раз быстрее, чем при комнатной. Удачная стыковка сопровождается синхронным соединением перил (фосфатных групп) между собой. Образуется поперечная диэфирная связь - ключ, помогающий разгадать многие повадки живых молекул . Как только образовалась поперечная диэфирная связь, возникает особая, «жи-
вая» молекула. Ее особенность заключается в способности восстанавливать свою структуру при случайном разрушении водородных связей между половинками ступени ДНК. Дело в том, что разрыв водородных связей не разрывает, а всего лишь раздвигает или, как принято говорить, расплавляет ступень ДНК, половинки которой остаются связанными через фосфатные группы. Кстати, случайно раздвинуть ступень ДНК не так просто, т.к. половинки ступени достаточно массивны и раздвигаются только в одном направлении, поворачиваясь вокруг центра атома кислорода , заключенного между двумя атомами фосфора. Что же происходит дальше? Раздвинутая ступень ДНК ловит своими половинками комплементарные пары, выходящие из недр Земли или образующиеся в «топке» «черного курильщика». Захватив себе пару, ступень превращается в две одинаковые ступени, т.е. удваивается. Дальше эволюция может пойти по двум различным путям. Либо две ступени, связанные по фосфатным группам, разойдутся в стороны (размножение), либо образуется вторая, теперь уже продольная диэфирная связь (первой продольной связью становится в этом случае материнская поперечная связь, с которой все началось). В этом случае мы наблюдаем рост молекулы ДНК. Оба эти процесса полезны, однако, в начале эволюции, живые системы больше размножаются, чем растут. Достигая некоторого уровня развития (в данном случае концентрации одноступенчатых ДНК), молекулы начинают больше расти, чем размножаться. Если температура в недрах «черного курильщика» понижается, то доля размножающихся молекул падает, в то время как доля растущих возрастает. Растущие молекулы начинают различаться по своему составу, образуя первые виды одномо- лекулярных живых организмов. Прародителем таких организмов можно считать аде- нозинмонофосфат, который в современных организмах выполняет энергетическую и информационную функции одновременно. Число видов быстро возрастает, однако выясняется, что некоторые одномолеку- лярные оказываются способными ускорять образование нуклеотидов из азотистых оснований и фосфолипидов, а другие - пожирать менее приспособленных одномоле- кулярных. В дальнейшем аналогичное различие функций ярко проявится у растений и животных. Хитрость механизма одномолекулярных заключается в том, что одноцепочечная спираль ДНК, состоящая из нуклеотидов, может образовывать комплементарные пары внутри себя (вспомните внутренние связи т-РНК). Если эти комплементарные
пары сшивают одноцепочечную ДНК, образуя механизм нападения, то новоявленный хищник начинает охотиться на других одномолекулярных, подрастая и размножаясь за их счет, т.е. используя готовые блоки, на которые он разобрал своих конкурентов . Господствующий вид одномолекулярных начинает и «внутривидовую» борьбу, в которой выживает наиболее приспособленный, который сохраняет свою структуру в виде последовательности нуклеотидов, передавая ее по наследству. Многие виды не выдерживают конкуренции и надолго (если не навсегда) исчезают с лица «черного курильщика». Удачные виды начинают лакомиться не только выходящими из жерла «черного курильщика» нуклеотидами, но и отдельными азотистыми основаниями , самостоятельно доделывая их до нуклеотидов. Для этого к захваченному азотистому основанию нужно приделать фосфолипид с нужной стороны, а если он слишком длинный, то обрезать ему лишнюю часть «хвоста». С этого момента рост и размножение «полиглота» резко усиливается. Дело в том, что вероятность найти фосфолипид произвольной длины гораздо выше, а точное место присоединения к азотистому основанию отсекает неподходящие изомеры нуклеотидов. Через некоторое время появляются «суперполиглоты», которые способны синтезировать фосфолипиды из произвольных углеродных цепочек и фосфорной кислоты. Дальнейшая «всеядность» требует изготовления самих азотистых оснований, которые в современных клетках синтезируются из углекислого газа, соединений азота и других простых молекул. Каждое такое усовершенствование вызывает своеобразный демографический взрыв в недрах «черного курильщика». Но нет предела совершенству. Став всеядными одномолекулярными организмами, они начинают образовывать новые и новые виды, одни из которых могут быть полезны другим. Появляются катализаторы эволюции или одномолекулярные симбионты. Одни из них способны строить жилища, защищающие их самих и их друзей от невзгод и назойливых собратьев. Жилища, похожие на коммунальные квартиры, способствуют подбору уживчивых жильцов, способных разделить между собой обязанности. Появляются молекулы-профессионалы. Профессионализм в создании всевозможных белковых механизмов характеризует сложную молекулу рибосомальной РНК, которая впоследствии войдет в состав митохондрии под именем рибосомы. Отличительной чертой митохондрии является способность совмещать в себе коллектив молекул-профессионалов, которому для жизни требуются лишь простые молекулы в качестве сырья и электронный градиент, преобразуемый ею в универсальный энергоноситель аденозинтрифосфат (АТФ), используемый всеми земными организмами. Эволюция митохондрии в десятки раз быстрее протекает в утробе черного курильщика, чем на поверхности океана, однако митохондрии уже способны путешествовать из тела одного «курильщика» в тело другого1. Внутри общих предков современных клеток и митохондрии эволюция продолжает набирать темп. Совершенствование рибосом и других органелл древней клетки приводит к появлению нового уровня организации: «клетка в клетке», где более крупная и совершенная клетка содержит в себе микроклетки-митохондрии. Новые рибосомы в макроклетке уже не просто присоединяют одну аминокислоту к другой, как в митохондриях , а ориентируют их, согласно третьей букве генетического кода. Это делает клетку более жизнеспособной за счет ускорения процесса образования вторичной структуры белка, который теперь при нормальной температуре идет Где-то в 70-80 годах прошлого века в районе «черных курильщиков» были найдены структурные образования (так же названные «черными курильщиками») сильно напоминающие бактерии, но лабораторные исследования показали, что это вовсе не бактерии, а что-то химическое - они не размножались делением. Интерес к ним пропал, потому что сенсация Заключалась в том, что бактерии могут жить при 200-300 °С. Дело в том, что биологи не могут представить живого ничего проще бактерий. Последние там, правда, тоже обитают, но подальше, при более низких температурах.
почти также быстро, как самосборка при высокой температуре. Следующий серьезный шаг, позволяющий покинуть родину, это освоение порфири- нового кольца, в частности магнийсодержащего, с помощью которого появилась возможность использовать в качестве источника энергии солнечный свет. Возвращаясь к скорости размножения ДНК, отметим, что изменение давления или температуры может приводить к задвиганию и раздвиганию комплементарных пар ступени ДНК. Образование сложных клеточных структур, подобных аппарату Гольджи, клеточному ядру и пр., мы рассматривать не будем ввиду их чрезвычайной сложности. А эволюция «от амебы до гориллы» хорошо изложена в популярной книге с одноименным названием, а также во всех учебниках биологии. Упомянем лишь некоторые любопытные особенности этого процесса. Скажем, в ступени развития хордовых была забавная развилка эволюции. Существует животное, минога, у которой мозг имеет уже все разделы человеческого, а на месте, где у грудного ребенка расположено темечко, у миноги - третий (теменной) глаз. Когда человек рождается, на этом месте прочные кости черепа отсутствуют, а вместо них - пульсирующая область кожи, которая на первом году жизни зарастает костной тканью. Эволюция могла пойти и другим путем, и тогда третий (теменной) глаз стал бы или остался бы таким же, как и два других. Любопытно также, что, однажды сформировавшись, многие виды стабилизируются, и их эволюция начинает протекать согласованно с другими видами, причем между видами часто выдерживается дистанция. Это немного похоже на формирование линейчатого спектра, характерного для излучения и поглощения света газами. Давление, оказываемое на вид экологической нишей, может вызвать его конденсацию, что (как и в случае конденсации газа) приводит к появлению полосатого спектра (расы). Собственно говоря, пассаж про расы и линейчатые спектры не имеет прямого отношения к биохимической эволюции, но он любопытен и прекрасно иллюстрирует общность проявления физических законов для неживых и живых систем, состоящих из массы сходных элементов. Из научных предположений упомяну разве что еще гипотезу о влиянии поверхностных явлений. Возможно, что кристаллические поверхности природных минералов могли играть роль шаблонов, с помощью которых происходила организация или даже воспроизведение сложных молекулярных соединений на первом этапе эволюции. Появление мембран - тонких полимерных соединений - позволило скопищу из органических молекул накапливаться в ячейках, состав которых чуть отличался от состава окружающей среды. Это было шагом обособления, выделенности от среды. В архейскую эру существовали простейшие одноклеточные, не имевшие ни ядра, ни других сложных внутриклеточных структур. Их называют протокариотами. Аж до середины протерозоя протокариоты были единственными обитателями морей. А потом, 1,5 миллиарда лет назад, появились эутокариоты - клетки, имеющие разные внутриклеточные структуры. Как это произошло? Большинство ученых ныне полагает, что сие знаменательное событие случилось в результате либо пожирания, либо случайного проникновнения одной безъядерной клетки в другую. Съеденная клетка благодаря случайности не растворилась, а продолжила жить внутри другой клетки, приспособившись к такому существованию. Такое симбиотическое существование закрепилось эволюционно. Если посмотреть на хлоропласты, существующие в клетках растенений, то можно увидеть, что они очень напоминают слегка измененные цианобактерии - одноклеточные сине-зеленые водоросли.
ЧАСТЬ 4. МАКСИМАЛЬНОЕ ЖИВОТНОЕ «Идет, без устали его ступают ноги. Идет туда, где край всего, Где только боги. Идет сквозь миллионы лет По хляби, студи, Не веруя, что края - нет, Что боги - люди...» Борис Влахко. «Человек» «При всех наших грандиозных идеях и высоком самомнении мы скромные существа, повинующиеся законам поведения животных .» Десмонд Моррис. «Голая обезьяна» ГЛАВА 15. ВЫ ЗВЕРИ, ГОСПОДА! Мы сидели в редакционном кабинете и говорили. Я специально запер дверь, чтобы не отвлекаться, и не обращал внимание на периодические подергивания дверной ручки с той стороны. Чуть шипя мерно крутился диктофон, помаргивая красным глазком. Это было не интервью. Это было не интервью в прямом смысле слова. Это было, если можно так выразиться, «двойное» интервью - непонятно, кто спрашивал и кто отвечал. Собственно, редакция так именно и задумывала - не Никонов берет интервью у Минкина, и не Минкин у Никонова, а идет бой двух точек зрения. Ринг. Гонг. Мясорубка. И готовился этот материал потом нестандартно - не одним автором-интервьюером, а нами совместно - мной и Минкиным - по диктофонной расшифровке. Разговор шел уже два часа, а у меня было такое ощущение, что он только начался. И что стороны только-только успели обозначить позиции. Это было столкновение двух миров. Двух моральных систем. Двух мировоззрений - патриархального и постиндустриального. Помню, в один из моментов беседы для подтверждения какого-то тезиса я провел параллель между людьми и животными. Это вызвало у моего оппонента бурю несогласия. Он не считал человека животным! Как и многие другие верующие, Минкин проводил между животным царством и человеком резкую принципиальную границу: у человека есть душа, у животных ее нет!.. Говорить с верующими вообще сложно - все равно, что манную кашу вилкой жрать: ухватить не за что... Что такое душа? А пёс ее знает! Вот, мол, есть нечто такое, что не является ни телом, ни психикой - «душа» называется. Проверить наличие души экспериментально невозможно. Хочешь верь, не хочешь - не верь. Подход не научный, не методический, пустой, бессмысленный. С верующими всегда так. Они постоянно нарушают один из основных научно-методологических принципов познания - принцип Оккама. Его еще по-другому называют «лезвием Оккама». Принцип довольно простой и понятный: «Не умножай сущностей сверх необходимого!» То есть если существует простое объяснение, не
имеет смысла придумывать сложное . Если есть достаточная причина для объяснения события, зачем измысливать дополнительные, сверхдостаточные причины? Почему разбился стакан?.. Можно сочинить сказку, что стакан оказался разъятым на осколки по причине того, что сосед-колдун с помощью системы каббалистических заклятий вложил в наш стакан черную отрицательную энергию, взятую у вредной ведьмы Брунгильды, в результате чего карма стакана изменилась и он преждевременно погиб... А можно ответить просто: стакан разбился, потому что упал со стола. Закон всемирного тяготения сработал как всегда четко. Нарушение принципа Оккама уводит нас из строгого мира познания в мир сказок. В общем-то, ничего плохого в этом нет, кроме одного: миром сказок нельзя пользоваться в быту, на практике. А наукой и вытекающей из нее техникой можно . Верующие живут в мире сказок. Они постулируют (принимают на веру) множество не вытекающих друг из друга и совершенно ненужных для объяснения мира предположений. Они принимают гипотезу, что существует Бог - некая абсолютная система моральных координат, сверхсущество, хозяин и создатель Вселенной. Вторым пунктом, не вытекающим из первого, верующие предполагают, что Бог - это личность . Далее, они с удовольствием принимают, что Бог - не просто Первопричина Вселенной, но он может активно вмешиваться в дела созданного им мира - это никак не связанное с первыми двумя предположение... Также они предполагают, что Бог их любит... Что он следит за каждым гражданином и воздает... Что у него можно что-то попросить и получить... Что существует душа - некая инфернальная суть человеческой личности, матрица человеческого «Я», которую Бог вкладывает в яйцеклетку в момент проникновения в нее сперматозоида... Что душа бессмертна... Что существует рай... Что существует ад... Что будет Страшный Суд... Что Иисус Христос воскрес... Что он и Сын, и Отец, и Дух святой в одном флаконе2... Не слишком ли много логически не вытекающих друг из друга, да к тому же еще и принципиально непроверяемых допущений? Воистину, чтобы поверить во все эти навороты сразу, нужно полностью расстаться с собственной критичностью! Мягко говоря... ...Впрочем, я несколько отвлекся от господина Минкина, с которым вот уже второй час беседую в запертом редакционном кабинете. А между тем господин Минкин сильно смеялись, услышав от меня, что человек - это примат. Думаю, он также весело посмеялся бы, назови я человека хордовым, теплокровным и млекопитающим. Не нравится господам минкиным правда, не хочется им признавать свое плотское и конструктивное родство с животным миром. Впрочем, возможно, Минкин согласился бы с хордовым, млекопитающим и теплокровным. Тогда бы я радостно потер руки - отлично, круг сужается! И через несколько ходов неминуемо загнал бы Минкина к приматам, несмотря на все его сопротивление. Потому как стоит только согласиться с тем, что человек хордовое создание (имеет позвоночник), что он теплокровное (температура его тела выше комнатной), что он млекопитающее (вскармливает детенышей молоком), как еще несколько наводящих вопросов полностью классифицируют человека, как один из видов. Ведь что такое классификация? Соотнесение с другими! Человек такой же теплокровный, как... Человек такой же хордовый, как... Такое же млекопитающее, Этот принцип на самом деле в ходу еще со времен Аристотеля. Иногда его излагают так: «Не следует вводить ничего, что нельзя проверить опытом или почувствовать». Сам же монах Уильям Оккам считал его доказательством существования бога - если все можно объяснить волей бога, то нет нужды измышлять что-то другое. 2 Почему всегда берется христианство? Ведь религий много и утверждают они самые противоположные вещи. И во многих религиях фигурирует целый коллектив богов. А в некоторых, например, конфуцианстве, бога вообще нет. Кстати оно в ходу в Китае, а китайцев достаточно много на Земле. Христианство же всегда насаждалось силой, как у славян, которые верили в совсем других богов.
как... И так далее. В итоге мы имеем огромный животный мир и в нем человека, как один из видов, относящийся к определенным классу, семейству, типу, роду... И тогда остается только спросить: как это животное стало таким разумным?.. Это вполне научный подход. Без всяких сказок. Но верующие без сказок не могут. Нет, это просто поразительно, с каким отчаянным упорством отдельные представители цивилизованного человечества отрицают свою животность! Решительно отмежевываются от животного царства!.. Это, мол, дикие племена пусть считают своими предками медведей, кондоров, змей или даже акул... А цивилизованный Минкин признавать свое родство с животным миром упорно не желает! И, в общем-то, я его понимаю. Осознание своей выделенности, своей непохожести на прочих существ, вполне естественно для разумного создания: слишком уж далеко ушли люди1 по дороге социальной эволюции от своих биологических братьев. Больше скажу: высокомерное отрицание своей животности - очень обнадеживающий фактор! Который в будущем поможет нам навсегда покончить со своим биологизмом. Но об этом немного позже. А пока обращу внимание уважаемого читателя, что борьба с собственной животностью ведется человечеством не одну сотню лет. Отшельники, в аскезе усмиряющие бренную плоть, - это борьба с животностью. Подавление естественных запахов тела с помощью душа, духов, дезодорантов да и вообще существование всей парфюмерной промышленности - борьба с животностью. Грезы фантастов о киборгизации человека и теологов об освобождении души от тела (разума от его обезьяньего носителя) - борьба с животностью... Кто же побеждает в этой борьбе? Пока обезьяна. Обезьяна, которая сидит внутри нас. На всем нашем мире, на всей цивилизации, на мировой экономике, на мировой культуре лежит неизгладимая печать зверя, от которого мы произошли. Стоит только вглядеться. Нами руководят все те же животные устремления - желание вкусно есть, комфортно (лениво) жить, обладать самкой, голубить своего детеныша, удовлетворять любопытство, лидировать в стае, получать любовь и внимание соплеменников... Цивилизация лишь слегка прикрыла эти животные устремления легким флером социальности. То есть слов. Слов о долге и справедливости, добре и зле, Боге и дьяволе, преданности и предательстве, чести и бесчестии. Но за всей этой словесной мишурой, стоит лишь чуть-чуть расколупать ее, скрывается животное стремление к получению разнообразных чувственных (телесных и интеллектуальных) удовольствий. Тем романтикам, кто мне не верит, рекомендую задуматься и проанализировать свои действия и желания за последнюю минуту, час, день, месяц. Советую докопаться до истинных причин своих устремлений, найти корни своих желаний. Чаще всего это бывает сделать просто. В редких случаях нужно будет углубляться в дебри психологии. Но все равно - упорное прорубание через психологические дебри неизменно приведет вас на яркую полянку, где сидят обезьяны... Несмотря на то, что мы уходим по дороге прогресса все дальше от животного, решительного отрыва пока еще не произошло. Но рано или поздно это случится. Правда, и тогда какие-то животные следы на новом искусственном носителе разума останутся. Потому что следы остаются всегда, ведь мы живем в материальном, причинно-следственном мире. То есть мире, где остаются следы... Однако, чтобы покончить с обезьяной внутри нас, нужно четко увидеть ее в Например, племена людоедов, живущие на Новой Гвинеи. Или они не люди? Но ведь христианство насаждается даже у них. А сколько на Земле племен никуда не ушедших по социальной лестнице, продолжающих жить в каменном веке?
себе. Знать, как говорится, врага в лицо. Ведь чтобы избавиться от чего-либо, нужно знать, от чего именно вы хотите избавиться, не так ли? В противном случае возникает парадокс - именно те, кто так тревожно и гневно курлычат о том, что человек не есть животное, именно эти интеллигенты-романтики почему-то сильнее всего протестуют против полного отрыва разума от биологического носителя, каковой обещает нам развитие технологий. Всякие слова о генетическом улучшении человека, о возможной его киборгизации, о переносе разума на иные носители воспринимаются интеллигентами-романтиками с гневом! Они, отрицая нашу животность, ужасно к ней привязаны! Поэтому давайте для начала найдем в себе зверя... ГЛАВА 16. ГОЛОЕ ВОДОПЛАВАЮЩЕЕ... Слушайте, а мне понравилась эта игра с сужающимися кругами. Давайте продолжим. Итак, человек принадлежит к типу хордовых, он теплокровное млекопитающее. Если сужать круги дальше, чтобы точно локализовать место человека в животном царстве (на эволюционном древе), мы неминуемо придем к приматам. Придем, опираясь на данные морфологии (наука о внешнем строении тела), гистологии (ткани тела) , этологии (поведенческие особенности) , генетики... Кстати, о генетике... Никто не спорит, что по отпечатку пальца можно идентифицировать человека. Дактилоскопией пользуются уже более ста лет, и она вовсю распропагандирована тысячами детективов, кинофильмов. Штирлиц оставил свои «пальчики» на чемодане «пианистки»... А еще сотню лет назад не каждый суд принимал к рассмотрению отпечатки пальцев как доказательство вины: не привыкли. Зато сегодня все знают, что одинакового рисунка папиллярных линий у двух разных людей быть не может. Генетический анализ еще точнее дактилоскопии, хотя пока менее привычен для широкой публики. Зато суды уже вовсю принимают генетическую экспертизу в качестве доказательства. Генный анализ может определить, является ли, скажем, данный ребенок родственником (например, сыном) конкретного гражданина с вероятностью практически равной единице. Sapienti sat1. Люди умные с генетической экспертизой спорить не будут, если дело касается установления отцовства или родства. Даже верующие. Но у тех же верующих мозги враз куда-то улетучиваются, когда им говорят, что генетический анализ доказывает родство homo sapiens с человекообразными обезьянами - гориллой, шимпанзе, орангутаном. Как только наука преподносит боговерам неудобные факты, на их глаза опускаются шоры и начинается хитрая игра «твоя моя не понимай». Впрочем, не будем углубляться в малопонятные публике дебри генетики. Обойдемся простой зоологией, представления о которой каждый имеет со школы. Известный зоолог Десмонд Моррис так описывает процедуру «опознания» зоологами неизвестного прежде создания. Весьма любопытное и популярное описание. Потом мы поймем, какое отношение оно имеет к человеку. Итак... «В одном зоологическом саду висит табличка, которая гласит: "Это животное науке неизвестно". В клетке сидит маленькая белочка. У нее черные лапки, родом белочка из Африки. На этом континенте белок с черными лапками прежде не встречали. О ней ничего не известно. Нет у нее и названия. Для зоолога это животное представляет особый интерес. Какую оно вело жизнь, сделавшую его столь своеобразным? Чем оно отличается от 366 других видов бе- 1 Мудрому, т. е. понятливому, довольно - обратившиеся в поговорку слова из комедии Плавта "Persa", означающие, что умный человек не нуждается в более пространных объяснениях "ловить смысл слов на лету".
лок, существующих в настоящее время, которые уже известны и описаны учеными? В определенный момент эволюции семейства беличьих, предки этого животного, должно быть, каким-то образом откололись от остального семейства и создали собственную, независимо размножающуюся популяцию. Какой же фактор окружающей среды привел к тому, что их изоляция трансформировалась в новую форму жизни? Должно быть, новая тенденция началась с какого-то малого шага, когда некое сообщество белок в известной местности стало постепенно изменяться и лучше приспосабливаться к конкретным условиям. Но на этом этапе они все еще могли спариваться с соседними сородичами. Новая особь должна была обладать каким-то небольшим преимуществом в данном регионе, но она была всего лишь разновидностью основного вида (подвидом - А.Н.) ив любой момент могла быть размыта и поглощена основной массой особей. Если же с течением времени новый вид белок начал все лучше приноравливаться к окружающей среде, то, в конце концов, должен наступить момент, когда им стало выгоднее изолироваться от возможного смешения с соседями. На этом этапе их социальное и сексуальное поведение должно было претерпеть особые изменения, делая маловероятным, а затем и невозможным спаривание с другими видами белок. По-видимому, вначале изменилась их анатомия, что позволило успешнее добывать пищу, характерную для данной местности, но впоследствии изменились их брачные игры и поведенческие сигналы, что обеспечило привлечение внимания партнеров лишь нового типа. Наконец возник совершенно новый, особый и обособленный, триста шестьдесят седьмой вид белок. Когда мы смотрим на безымянную белку, сидящую в клетке, мы можем лишь догадываться о ходе событий. Мы можем быть уверены лишь в том, что пометы на ее шкурке - черные лапки - указывают на принадлежность животного к новому виду... Мы можем попытаться представить себе ход развития животного, но это будет преждевременный и опасный прием. Лучше начнем с того, что дадим ему простое и очевидное название - назовем его африканской черноногой белкой. Теперь мы должны наблюдать и регистрировать все нюансы ее поведения, а также физического строения, и отмечать, насколько она отличается или похожа на остальных своих сестер». А что мы увидим, если с такой точки зрения подойдем к человеку? Для начала, он хищник или травоядное? Бинокулярное зрение как у хищника... У травоядных зрение осторожности - глаза расположены по обе стороны головы, как у кролика, скажем, или у лошади. Это обеспечивает почти круговой обзор и, соответственно , большую безопасность. А у хищника оба глаза направлены вперед (сова, волк, тигр). Это дает более точный «прицел» - для решающего прыжка или удара во время охоты, для корректировки траектории. Значит, хищник? С одной стороны, да. С другой стороны, клыков у человека нет, когтей нет, а это обязательные «приспособления» для хищников. У человека только слабые ноготочки и маленькие , чисто формальные клыки. Значит, не хищник?.. В наличии плоские коренные Зубы для перетирания... Травоядное? Относительная длина кишечника человека не так мала, как у хищника, но и не так велика, как у травоядных... У хищников кишечник короткий, чтобы мясо быстрее проходило, не успев вступить в кишечнике в фазу гниения. А у травоядных кишечник длинный, это нужно для долгой переработки растительной пищи, ведь хищник ест уже готовое мясо, а травоядному нужно из растительной клетчатки строить собственный организм, то есть из растения конструировать мясо. На это требуется время, отсюда - длинный, специфически устроенный кишечник. У человека ситуация странная - относительная длина кишечника короче, чем у травоядных , но гораздо длиннее, чем у хищников. Далее. У хищников кислотно-щелочной баланс крови 7,2, у травоядных рН равен 7,6. А у человека? А у человека ни то, ни сё - 7,4. Так кто же мы?
Все познается в сравнении. Ну-ка, посмотрим, у кого еще такой рН и такая длина кишечника? У свиньи! Недаром говорят, что человек и свинья очень похожи . Свинья не хищник. Но и не травоядное! Скорее, плодоядное - ест корешки, клубни, зерна, желуди, фрукты, овощи, орехи... Растительноядное, в общем, создание. Как человек. Иногда свиней и людей еще называют всеядными, поскольку они не прочь сожрать какую-нибудь мелкую зверюшку или насекомое, подвернувшееся на зубок. Что ж, универсальный характер зубного аппарата и кишечника это позволяет. Но мясо все же нештатная пища для неплодоядных. Да собственно, это ясно из нашего меню. Человек ведь не ест мяса... Пардон, поправочка - человек не ест сырого мяса. Чтобы как-то усвоить не свойственную его конструкции пищу, мясо приходится подвергать термообработке - варить или жарить. Иногда, чтобы сделать мясо более усваиваемым, его подвергают вялению, солению, замораживанию, даже гниению. Северные народности закапывают мясо в приметном месте и ждут, пока не завоняет, только потом едят. Иногда мясо замораживают сырым и делают строганину. В общем, всегда как-то приготавливают. Термообработка мяса - первый этап его расщепления, который проходит вне организма . ...Теперь посмотрим на внешний вид человека. Судя по конечностям, форме головы, глазам и другим признакам, человек - явный примат. Попросту говоря, обезьяна. На планете существует 192 вида обезьян - мелких и крупных. Человек и похож и не похож на них. Чем похож, ясно - все приматы схожи друг с другом - руки-захваты с длинными пальцами для лазанья по деревьям, круглая голова, цветное бинокулярное зрение, тип питания... Чем не похож, тоже ясно: человек - единственный голый примат. Все остальные - шерстистые. В чем дело, граждане? Как такой казус мог произойти? Сто девяносто два вида нормальных обезьян, а один - лысый. Отчего?.. Чуть позже мы выясним, что это не единственное наше коренное отличие от «родственников», а сейчас разберемся хотя бы с этим. Но сначала давайте правильно расположим себя в длинном ряду приматов. Ясно, что встать нам нужно не к мелким хвостатым, а к большим бесхвостым обезьянам - шимпанзе, горилла, орангутан. Правда, по сравнению с прочими человекообразными, у нашего вида какие-то непропорционально длинные ноги. И ступни не хватательные , а исключительно «наступательные». Может, мы все-таки не приматы? Да нет, повторное тщательное изучение животного царства не дает нам иного выбора. Приматы. Но почему наш вид такой странный? На этот счет есть кое-какие идеи... По поводу ступней все ясно. Раз мы не можем зацепиться ступней за ветку, как прочие обезьяны, значит, когда-то давным-давно, когда мы еще не были людьми, наши предки сошли с деревьев на открытую местность и стали больше передвигаться по земле, нежели прыгать по веткам. А вот почему ноги удлинились? А главное, почему наши предки потеряли волосяной покров? На Земле живет 4 237 видов млекопитающих. И подавляющее большинство из них имеет мех. Шерсть - это теплоизолятор. Она сберегает производимое организмом тепло в морозы и спасает организм от перегрева в сильную жару . Плюс спасает кожу от солнечных ожогов. У холоднокровных шерсти нет, температура их тела равна температуре окружающей среды, и им никакой изолятор не нужен. Изолятор появился вместе с возможностью организма вырабатывать автономное тепло. Грамотное конструктивное решение. И чтобы избавиться от меха, нужны какие-то очень-очень веские причины. Какие же? Я написал, что подавляющее большинство теплокровных имеет шерсть. Значит, кто-то ее не имеет. Давайте обратим внимание на «лысых» теплокровных. Отчего вид может потерять шерсть? О, зоологам это хорошо известно! Подобное происходит , когда вид резко меняет среду обитания. Не просто выходит из леса в степь, нет, должно произойти нечто более кардинальное. Шерсть, например, ис-
чезает или трансформируется, когда появляется нужда в обтекаемости. Вот летучая мышь. Ее кожистые, рассекающие воздух крылья шерсти не имеют, хотя тельце шерстку сохранило. Часто исчезает шерстка у землеройных животных. Но человек не летает и не ведет жизнь крота. Ищем дальше... Кто еще у нас есть из голых млекопитающих? Да много! Слоны, носороги, гиппопотамы, киты, дельфины, дюгони, морские свиньи, ламантины... У слонов и носорогов свои проблемы, связанные с нагревом и охлаждением крупного тела. А вот прочие звери из перечисленных лишились шерсти, чтобы повысить обтекаемость тела в воде. Иногда оголение вида носит частичный характер, яркий пример - бобер. У него осталась шерсть, а вот мощный хвост-весло оголился. Так что же это получается? Мы - водоплавающая обезьяна что ли? И, судя по масштабам потерь шерсти, довольно-таки сильно водоплавающая?.. Прежде чем ответить на этот вопрос, который на первый взгляд кажется надуманным, давайте вкратце проследим эволюцию обезьян вообще. Не бойтесь, экскурс будет недолгим, но весьма познавательным. Возникли все «наши» от общих мелких насекомоядных млекопитающих. Было это давно, когда на планете бродили динозавры. После заката эпохи динозавров, примерно 50 миллионов лет назад, наши замечательные насекомоядные предки стали осваивать освободившееся пространство планеты. Появились специалисты - травоядные, хищники. Лесная насекомоядная мелкота не дремала - она расширила свой рацион за счет плодов, орехов, ягодок, постепенно завоевывая кроны деревьев. В этом им помогло бинокулярное зрение (точность «прицела» для прыжков с ветки на ветку), цветное зрение, помогающее ориентироваться в буйстве растительных красок, отличать зрелые (красные) плоды от незрелых (зеленых). Лапки стали манипуляторами, приспособились для захвата плодов. Примерно 30 миллионов лет назад эти предобезьяны стали превращаться в первых обезьян. Если и можно было что-то назвать Раем на Земле, то эту вот эпоху, когда наши предки царствовали в кронах деревьев. Врагов у них там практически не было. Растительной пищи было в изобилии. А эволюция меж тем катилась вперед, заполняя опустевшие после рептилий экологические ниши новыми и новыми видами. Потом, когда ниши оказались заполненными, нашим благополучным предкам пришлось осваивать уже занятые территории. Пришлось, потому что жизнь - это экспансия. И настало время, когда часть обезьян покинула растительный Эдем и спустилась на грешную землю. На которой к тому времени тоже, конечно, уже не оставалось места этим пришельцам. Все ниши были заполнены. «Наши» оказались в сложной ситуации. На открытой местности возможности добывания растительной пищи у них были ниже, чем у специально приспособленных для этого травоядных. И возможность добывать в пищу самих травоядных тоже была несравненно ниже, чем у традиционных хищников. Надо сказать, освоение новых, уже занятых другими видами ареалов и даже сред обитания - обычное занятие для живых существ. Рыбы когда-то выходили на сушу, предки китов возвращались в океан, дюгонь (морской тюлень), например, - прямой предок сухопутного слона. Крысы и голуби теперь живут в городах - в индустриальной среде... Жизнь, повторюсь, - это экспансия. И нашим предкам когда-то пришлось слезать с деревьев в прямом смысле этого слова1. Кстати, не везде на планете это произошло. Эволюция - дочь случайности - шла так, что в обеих Америках обезьяны так и не достигли крупных размеров и не сошли на землю. А вот в Старом Свете крупным обезьянам это сделать при- Несколько миллионов лет назад в Восточной Африке изменился климат (из-за поднятия Гималаев в Азии), постепенно леса сменились саванной. Предок человека не по своему желанию слез с дерева . Приматы там должны были вымереть, но, похоже, нашлась возможность приспособится. Питаться пришлось всем, что удавалось найти на Земле.
шлось. Тут еще сыграли роль климатические подвижки. Площадь лесов, в которых обитают крупные человекообразные (орангутаны, шимпанзе, гориллы) сильно сократилась. Произошло это примерно 15 миллионов лет назад. Ареал обитания человекообразных съежился. И тем, кто не решился окончательно порвать с Эдемом, пришлось туго. Мало теперь на планете орангутанов и горилл, заносят бедняжек в Красные книги. Ну а «рисковым парням», спустившимся с деревьев, чтобы освоить новые, открытые пространства пришлось постараться. Зато их старания окупились сторицей. Чтобы убедиться в этом, даже не нужно изучать зоологию, достаточно оглянуться вокруг. Наши предки оказались успешными в конкуренции как с травоядными, так и с хищниками. Тело их не было приспособлено для этого. Пришлось брать умом. Орудиями . Организацией... Но что все же произошло с нашим замечательным волосяным покровом на теле? Как возникла эта ужасная голокожесть? И почему, наконец, шерсть у нашего вида не исчезла с головы, из подмышек, с лобка? Вспомним, «облысение» характерно для млекопитающих, меняющих сухопутную среду на водную. Прибрежная зона, озерное и морское мелководье - с одной стороны неплохой источник пропитания, с другой - защита от хищника. Гепард не бросится вплавь за прыгнувшей в воду обезьяной, вода - не его специализация. Акулы тоже на мелководье не заплывают. Зато в воде всегда изобилье моллюсков - бери - не хочу! Нагнись или нырни. Если обезьяна проводит достаточно много времени в воде, то ясно, почему удлинились ноги (чтобы поглубже заходить в воду) и объяснимо исчезновение шерсти (для снижения сопротивления). Не исчез волосяной покров лишь на голове, которая торчит из воды и которую нужно как-то защищать от палящего солнца. (По поводу оволосения на лобке и подмышками, поговорим ниже). Что подтверждает эту на первый взгляд экстравагантную гипотезу про водоплавающую обезьяну? Ну, про длину ног уже сказали... Вертикальное положение туловища также хорошо объясняется жизнью в прибрежной зоне - распрямившись можно дальше зайти в воду. Строение ноздрей... Человеческий нос ныряльщику более удобен, нежели нос, скажем, шимпанзе. Любовь к воде... За редчайшим исключением, практически все наши сородичи из обезьяньего царства не любят плавать. Шимпанзе, например, довольно быстро тонут, попадая в воду. А человеческие детеныши могут плавать практически от рождения - на этом основан метод обучения плаванью новорожденных. Оставшиеся реденькие волосики на нашем теле ориентированы не так, как у других обезьян. У нас они ориентированы под углом к позвоночнику - назад и внутрь. Это совпадает с направлением потока воды, который обтекает тело пловца . То есть, по всей видимости, шерстяной покров сначала видоизменился под воздействием среды, и лишь потом окончательно исчез. Иногда, правда, он атавистически возникает у отдельных особей нашего вида, и тогда мы поражаемся волосатой груди Джеймса Бонда... Далее. Люди - единственные из приматов, у которых имеется толстый слой подкожного жира. Есть он у китов, тюленей, пингвинов. Подкожный жир заменяет водоплавающим млекопитающим мех. Ведь жир - такой же теплоизолятор. Возможно, своим точным рукам мы тоже обязаны водной стадии своего развития - для операций в водной среде нужная более точная конечность. ГЛАВА 17. «НЕ КАПАЙТЕ МНЕ НА МОЗГИ...» Гипотезу о том, что человек в своем развитии прошел водную стадию, впервые
выдвинул английский биолог И. Харди. Наш соотечественник Виктор Курукин дополнил ее интересными догадками. Он обратил внимание на то, что размер мозга у людей очень различается. И величина мозга никак не коррелирует с гениальностью. Мозг Байрона весил 2 200 г, мозг Тургенева 2 100 г. А у Анатоля Франса вес мозга составлял чуть более килограмма - 1 017 г. У Либиха же мозг вообще весил менее килограмма - как у питекантропа. Как же мог идти отбор в сторону увеличения мозга, спрашивается, если даже двукратное превосходство в массе не дает никаких умственных преимуществ? Ведь естественный отбор чувствителен и к более слабым различиям - даже небольшое изменение положительного признака дает ощутимые преимущества в борьбе за существование и закрепляется. А тут - вдвое! В 1972 году сообщество биологов потрясла одна удивительная находка. В Африке, на территории современной Кении, на озере Рудольф антрополог Р. Лики нашел «человекообразный» череп. Объем его равнялся 800 куб. см. А черты «лица» были на удивление похожи на наши - не было ярко выраженных надбровных дуг, наличествовал высокий лоб, тонкие кости, вообще весь наружный рельеф черепа был сглаженным. И все бы ничего, если бы не возраст слоев, в которых он был найден. Слои датировались геологами 2,9 млн. лет. Это была катастрофа! Биологическая наука твердо знала, что все эти современные черты появились гораздо позже! Более поздние архантропы и палеоантропы, которые считались (и считаются) прямыми предками человека, имели вид гораздо более «диковатый» (надбровные дуги и т.д.), и мозги поменьше. Долго судили-рядили, потом, подгоняя задачу под ответ, путем хитрых ухищрений снизили возраст находки Лики ровно на миллион лет. Это тоже ничего не объяснило, поэтому через какой-то срок о находке Лики вообще перестали говорить. Сам же Лики считал, что именно его «озерный человек » был прямым предком современного Homo sapiens, а все эти архантропы и питекантропы - тупиковые ветви. Версия интересная. Действительно, на последнем кругу перед «финишной прямой разумности» борьба конкурентов на эту самую разумность должна была стать предельно жесткой. И выжить обязан был только кто-то один, а остальные - сойти с исторической арены, полностью освободив экологическую нишу для победителя. В данном случае слова «освободить экологическую нишу» означают «быть стертым с лица планеты», поскольку экологической нишей для столь уни- Homo rudolfensis. См. реконструкцию на этой странице.
версального (разумного) существа был практически весь земной шар. В следующих главах мы убедимся, сколь ужасной и бескомпромиссной была борьба за планету между двумя (!) разумными видами. И сколь непроста она теперь, хотя и перешла от конкуренции межвидовой (биологической) к конкуренции внутривидовой (социально-культурной) . А пока вернемся в Африку и посмотрим, что же за озеро такое - Рудольф, на берегах которого Лики сделал свою удивительную находку? А озеро это весьма необычно. Оно небольшое по масштабам, но на протяжении своей истории в течении миллионов лет многажды раз разливалось на сотни километров, затопляя огромные территории и образуя обширные мелководья и острова. На островах неминуемо оставались гоминиды, жизнь которых была теперь вынужденно и самым тесным образом связана с водой. Надо сказать, рубеж в 3 млн. лет - некое пороговое значение, именно с этой цифры биологи начинают «считать потери и зализывать раны». Именно на этом рубеже появился австралопитек. Мозг у австралопитека был больше, чем мозг современных человекообразных обезьян, австралопитек1 отличался прямой походкой. Биологи считают австралопитека нашим древнейшим предком. Непонятно только, отчего у питекантропа и «человека умелого», которые возникли позже австралопитека, коэффициент цефализации оказался меньше? Что за таинственная деградация такая? И почему на этом рубеже (3 млн. лет) следы предков человека теряются в густом историческом тумане? Ведь предки всех современных высших обезьян четко прослеживаются!.. Может быть, не там искали? Может быть, усилия палеонтологов стоит бросить на морские и озерные берега? Вернемся к гипотезе Курукина, которая объясняет эволюцию мозга именно водным образом жизни наших предков. Он основывается на появившейся совсем недавно - в 80-е года XX века - теории польского кибернетика Фиалковского. Фиал- ковский рассматривает мозг как кибернетическую систему из ненадежных элементов-нейронов. А, как верно заметил когда-то фон Нейман, надежность системы может быть повышена с помощью увеличения числа «запасных» элементов. Это понятно. Если у вас есть в системе управления слабое или слишком ответственное звено, лучше его продублировать: выйдет из строя одно, дотянем до аэродрома на втором. Австралопитеков на самом деле известно несколько видов, возможно, имеется в виду Australopithecus africanus, живший в Южной Африке (Трансвааль), 3.3 (или даже 3.5) - 2.5 млн. лет назад см. реконструкцию на этой странице.
Фиалковский, правда, предполагал, что развитием нейронной сети мозга человек обязан защите от перегрева. Мол, человек бегал за добычей, а поскольку бегун он плохой (только что с дерева слез, не успел приспособиться), бег сопровождался сильным нагревом организма. А перегрев очень плохо действует на мозг, отчего тот и стал «дублироваться поэлементно» - расти. Забавная гипотеза, вот только, как остроумно отмечает Курукин, при таком естественном отборе быстрее помрешь с голоду, чем мозг увеличишь. Значит, нужно отделить в теории Фиалковского зерна от плевел и найти ту настоящую неблагоприятную для мозга причину, которая требовала его постепенного усложнения (роста числа нейронных связей). Этот неблагоприятный фактор лежит на поверхности! Кислородное голодание! Если нужно часто и глубоко нырять, чтобы поймать или достать добычу, мозг конечно будет работать в «нештатном» режиме! Кислородное голодание действует на мозг гораздо сильнее и губительнее, чем перегрев - если человек не дышит более пяти минут, у него начинается массовое отмирание клеток мозга. Стало быть, больше шансов выжить у того, кто дольше может задерживать дыхание, не «сажая» при этом мозг. Именно поэтому дельфины имеют больший мозг, чем даже люди (у них выше коэффициент цефализации). Взять, скажем, афалин. Афалина весит примерно столько же, сколько человек. Но средний мозг этого дельфина 1,7 кг, а средний вес мозга мужчины 1,375 кг. Причем в мозгу дельфина гораздо больше извилин и нервных клеток. Дело в том, что предки китов когда-то жили на суше, и им пришлось приспосабливаться, учиться нырять, надолго задерживать дыхание. Теперь уже не сложно ответить на вопрос, почему у кашалота мозг больше, чем у голубого кита, хотя голубой кит больше кашалота?.. Потому что кашалот ныряет глубже - до километра. Надежный мозг - первейшая вещь для ныряльщика! ГЛАВА 18. ИЗ ПЛОДОЯДНЫХ В ПЛОТОЯДНЫЕ! Много ли, мало ли времени прошло, но наши голые (или все же, точнее сказать, облысевшие?) предки покинули теплые прибрежные воды и начали осваивать равнины и саванны. Когда подобное происходит с каким-нибудь видом, ему приходится нелегко, мы уже знаем об этом. Чтобы новый вид окончательно сформировался, то есть морфологически (формой своего тела) приспособился для жизни в новых условиях, требуются миллионы лет. А до этого ему приходится мучительно перестраиваться. Пересматривать, так сказать, свое поведение и навыки, приспособленные для жизни совсем в других условиях. Итак, наши предки попали на голую равнину, где все уже было занято и расхватано . «Наши» не могли тягаться с хищниками в силе, не могли бегать так же быстро, как травоядные. Они умели нырять, а еще раньше - прыгать по веткам, но зачем это в саванне? Казалось, этой голой нелепой конструкции не тягаться с настоящими шедеврами природы, специально созданными, чтобы выжить в саванне - убегать или убивать. Чтобы выжить, нам нужно было стать совершенным хищником. То есть приобрести черты хищников, которых нет у обезьян. Теперь внимательно прочтите то, что написано ниже... Хищник... Лев, гепард, волк, гиена, тигр - лучшие экземпляры в природной коллекции хищников. Их глаза плохо различают цвета, но зато прекрасно улавливают движение. У них отлично развито обоняние. Например, обоняние собаки примерно в миллион раз острее нашего. Причем хищник может дифференцировать запахи, отделяя один от другого. Пищеварительная система хищника легко выдерживает длительные периоды голо-
да, которые сменяются периодами обжорства (набить брюхо впрок, а то вдруг завтра ничего не поймаешь). Волк может за один присест съесть одну пятую собственного веса. Человек на такие подвиги не способен. Может ли 70-килограммовый гражданин скушать 14 кг мяса? Пока нет, но тренировки некоторыми гражданами ведутся ежедневно. Экскременты хищника зловонны. Хищник либо закапывает их (кошки), либо ходит оправляться подальше от собственного логова. Кстати! Логово! Хищник имеет дом, в отличие от травоядных. Поэтому хищники чистоплотны. Если в этом логове гадит щенок, мать съедает его экскременты. Хищники, особенно те, кто охотится из засады (кошки), тщательно вылизывают себя, чтобы не выдал запах. Хищники, как и грызуны, могут припрятывать еду. Периоды бурной активности у них сменяются периодами лени (переваривания). У хищников сильно развита мораль. Вернее, те поведенческие механизмы, которые запрещают хищникам убивать друг друга во время стычек за территорию или во время брачной борьбы за самку. Без запретов убивать себе подобных природе обойтись было невозможно: хищник - машина для убийства, и если бы они доводили каждую схватку до смерти, пользуясь своим мощным вооружением (когти, зубы, сила), это сильно повредило бы выживаемости вида. «Ворон ворону глаз не выклюнет» - вот придуманная природой и озвученная человеком животная мораль. Нет, они, конечно, убивают друг друга. Иногда. Идеальных запретов не бывает. Но большинство стычек оканчивается тем, что слабейший хищник определенной системой знаков показывает: «сдаюсь». И его, как правило, не добивают. Моральные запреты у хищников имеют генетическую основу - это «вшитые» программы, которым детенышей не нужно учить. Охотятся хищники либо в одиночку, либо коллективно. Для них характерна забота о подрастающем поколении. Волк-самец может десятки километров нести в пасти добычу для своей самки и своих детенышей. Ну и что могли противопоставить этим царям саванн наши голые предки?.. Зрение у приматов развито лучше, чем обоняние. И не мудрено, в кронах деревьев умение видеть важнее умения нюхать, потому нос и уменьшился, открывая обзор глазам. Приматы хорошо различают цвета. Поскольку плоды не бегают по веткам, мы гораздо лучше хищников видим статичные предметы, хорошо различаем текстуру, цвет и форму. У нас, приматов, от природы более тонкий вкус, поскольку пища более разнообразная. Мы любим сладкое, поскольку большинство тропических плодов содержит фруктозу. Недаром в наших городах существуют специальные магазины сладостей, но нет магазинов «кислостей», «горькостей». Особенно любят сладкое дети: у детей с их вкусами, не испорченными цивилизационно-гастрономическими извращениями, пристрастия к еде ближе всего к естественно-видовым. Наши кисти рук приспособлены для хватательных движений, а не для ударов. Едят приматы не раз в неделю, как это бывает с хищниками, а целый день. Передвигаются потихоньку и жуют не переставая. Привычка вечно что-нибудь жевать, закидывать в рот поп-корн, сидя в кинотеатре, между делом щелкать семечки - это у нас оттуда, из нашего приматского прошлого. Экскременты приматов не столь зловонны, как у хищников. (Если кто-то не согласен с этим утверждением и укажет мне на многочисленные туалетные спреи-дезодоранты, которые выпускаются промышленностью специально для того, чтобы загасить в сортире вонь от человеческих экскрементов, отвечу: не надо есть мясо, тогда с запахом ситуация улучшится, сможете сэкономить на дезодорантах) . Поскольку экскременты приматов просто падают с дерева на землю, у них нет никаких специальных навыков и способов борьбы с нечистотами: гравитация делает все сама. У примата, в отличие от хищника, нет дома, поэтому обезьяна может позволить себе гадить совершенно без ограничений. Сегодня нагадил - зав-
тра ушел с этого места. Отсюда крайняя нечистоплотность. Крупные обезьяны, которые вьют из листьев и ветвей гнезда на ночь и каждую ночь эти гнезда меняют, гадят прямо под себя. В 99% брошенных гориллами гнезд остается кал, 73% животных лежат в собственных экскрементах. Поэтому когда приматы покончили с биологической эволюцией, сменив ее на эволюцию социальную, вот тогда учиться чистоплотности им пришлось уже на уровне головы - врожденной, инстинктивной гигиены конструкция не предусматривала . Гигиена давалась не просто. Пришлось ссылаться на самые высокие авторитеты, чтобы внедрить хоть какие-то понятия о чистоте. В Ветхом завете есть замечательный эпизод, когда Бог учит древних евреев правильно оправляться. Создатель Вселенной тратит свое драгоценное время, чтобы объяснить людям, что если захотел опорожнить кишечник, нужно выйти за пределы стана, не забыв прихватить с собой саперную лопатку, и после того, как дело в некотором отдалении будет сделано, тут же закопать произведенный продукт землей. Врожденные манеры хищника, который никогда не гадит возле логова, нашему виду пришлось разучивать через разум. И, между прочим, касалось это не только процесса дефекации. Если вы помните, Бог давал и другие инструкции. Например, «не убий». И опять-таки дело Здесь в том, что мы - не хищники, но стали ими. У вооруженных природой хищников стоит заложенный природой же предохранитель - «ворон ворону...» - первичная животная мораль, сохраняющая вид. А обезьяна не вооружена, она питается плодами, одной обезьяне очень трудно голыми руками убить другую обезьяну, поэтому предохранителей никогда не требовалось. Их и не было. Но когда обезьяна вооружилась искусственно, обхитрив матушку-природу, вот тогда предохранители остро понадобились. И они возникли. Имя им - Мораль. Пришлось придумывать запреты. И ссылаться на Высшие Авторитеты, на Вожака Вселенной, чтобы они исполнялись . Еще обезьянам меньше, чем хищникам, свойственна корпоративность, то есть совместные действия. Это стайные хищники практикуют загонную охоту, между членами стаи распределяются роли, все действуют сообща... Обезьяна же рвет то, что в изобилии растет на деревьях (водная обезьяна подбирает то, что находит на дне). Ей не нужны друзья. Их пришлось изобретать позже, во времена загонной охоты... Нет, положительно нам довелось произойти не от самого удачного вида!... Однако вернемся к гигиене. То, что она нашему виду не присуща от природы, бывает ясно видно, когда под влиянием алкоголя, например, тонкий слой социальности с особи временно смывается, и ты видишь, как здоровенная обезьяна гадит в твоем подъезде... За неумение жить в чистоте людям пришлось заплатить миллионами жизней. Только после того, как в конце XIX века в Лондоне построили канализацию, резко снизилась смертность от чумы и холеры. Впрочем, изрядным свинством отличались не только лондонцы, но и другие потомки обезьян. Только в 1830 году из-за «неканализированности» европейских городов холера выкосила несколько миллионов европейцев. Первый общественный туалет в Лондоне был открыт только в 1851 году. Посещение его стоило 1 пенни. В Древнем Риме простолюдинов никак не могли отучить от привычки мочиться в общественных банях. Археологами найдена надпись на стене одной из терм: «Не мочись и не гадь здесь, иначе тебя накажут XII богов, Диана и всемогущий Юпитер !» Даже философствующие греки и те не отличались чистоплотностью. Во время пиршеств пирующие могли на два шага отойти от стола и опорожниться. Романтический Париж времен трех мушкетеров представлял собой зловонную выгребную яму. Горожане ходили в горшки, после чего их содержимое без тени со-
мнения выплескивали из окна на улицу. В 1270 году был издан закон, который запрещал выливать нечистоты из окон, «дабы не облить оными проходящих внизу людей». Не помогло. Через сто лет парижские власти приняли еще один закон, помягче, он обязывал хозяев домов перед выплескиванием ночных горшков из окон хотя бы предупреждающе кричать, чтобы прохожие имели возможность отпрыгнуть. Современники парижан англичане решали свои проблемы проще - они мочились в камин либо просто выплескивали и вываливали в него содержимое ночных горшков. В залах английской знати стояла невообразимая вонь. Недалеко ушли от европейских те потомки приматов, которые жили в России. Примечательная запись была сделана 25 октября 1727 года в журнале кремлевской Оружейной палаты начальством Казенного двора: «От старого и доимочного приказов пометной сор от нужников подвергает казну немалой опасности, ибо от того является смрадный дух, а от того духа Его Императорского Величества золотой и серебряной посуде и иной казне ожидать опасной вреды, отчего б не почернела». Жители Москвы XVII века точно так же, как парижане, выбрасывали экскременты прямо на улицу. По Тверской струились ручьи мочи, которые вытекали из-под деревянных заборов. «Зловоние разных оттенков всецело господствовало над Москвой», - писали современники в середине XIX века. Смертность в Москве составляла 33 человека на 1000. А к концу того же века газета «Русская летопись» так описывала Красную площадь: «...настоящая зараза от текущих по сторонам вонючих потоков. Около памятника Минину и Пожарскому будки... к ним и подойти противно. Ручьи текут вниз по горе около самых лавок с фруктами... Москва завалена и залита нечистотами и обложена ими снаружи...» В общем, обезьяньи привычки еще долго оставались привычками цивилизации. В особенности это касалось неграмотных простолюдинов, стоящих к обезьяне ближе, чем аристократия. И еще один любопытный момент. Блохи. У хищников есть блохи. У обезьян блох нет. Вши есть, что да, то да, а вот блох нет. Потому что блохи откладывают яйца в подстилку - в листья на дне логова. И только через месяц, пройдя положенный насекомому путь: яйцо - личинка - куколка - блоха, паразит снова оказывается на шкуре хозяина. У обезьяны нет постоянного логова, где она может задержаться на месяц. Поэтому нет и блох. С этими неприятными насекомыми человечество столкнулось только обретя жилище. Процесс «одомашнивания» человека происходил так давно, что успел даже сформироваться новый вид блох, который встречается только у человека и лучше всего приспособлен для питания именно человеческой кровью. В общем, только когда наши предки вышли на равнину и поневоле стали хищниками, они приобрели все то, что нужно было иметь, чтобы стать хищником - дом, чистоплотность, блох и вонючие экскременты. А также мораль, коллективизм, самоценную любовь к охоте и терпение. Недоразвитая обезьяна Еще одна любопытная тонкость из истории нашего происхождения... Человек не просто голая, разумная, водоплавающая, но еще и недоразвитая обезьяна. Инфантильная . Когда вид приспосабливается к нехарактерным условиям, с ним может произойти то, что в биологии называют словом неотения или инфантилизация - когда некоторые черты детеныша сохраняются у взрослой особи. Поскольку мы обезьяна довольно мозговитая, с большой головой, чтобы облегчить нашим самкам роды, природе пришлось прибегнуть к хитрости - человеческие детеныши рождаются с недоразвитым мозгом. Который начинает бурно развиваться (головка растет) уже после того, как ребенок покинул тесные родовые пути.
В момент рождения шимпанзе размер ее мозга составляет 70% от мозга взрослой обезьяны. Причем недостающие 30% животное набирает в течение всего лишь шести первых месяцев жизни - до полового созревания. У нашего вида ситуация иная. Человеческий младенчик по сравнению с обезьяньим явно недоразвитый - его мозг составляет всего 23% от веса взрослой особи. А окончательный рост мозга прекращается только после 22 лет - после полового созревания. Человеческие дети начинают спариваться раньше, чем умнеют. Это плата за длинное, длинное детство , которое позволяет нам долго учиться1. А у обычных обезьян детство заканчивается слишком быстро. Первый класс не успеешь закончить, а уже пора на работу... ГЛАВА 19. СЕКСУАЛЬНО ОЗАБОЧЕННАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ Такова голая обезьяна со всем ее сложным эротизмом: высокосексуальный, образующий брачные пары вид со многими специфическими особенностями - сложное сочетание древней наследственности приматов с заметными элементами сведения плотоядных. Десмонд Моррис. «Голая обезьяна» Думаю, не будет преувеличением сказать - и вы наверняка со мной согласитесь, - что половые отношения наложили на нашу цивилизацию огромный отпечаток. Практически вся мировая литература - зеркало нашей социальности - пронизана отношениями между самцом и самкой. Тахир и Зухра, Ромео и Джульетта, Лаура и Петрарка, Дон Кихот и положенная ему Дульсинея... Больше, чем про любовь, в мировой литературе только про смерть написано, потому что сильнее полового только инстинкт самосохранения. Редко можно найти художественную книгу без любовной линии, вплетенной в сюжет. Мне в голову сейчас приходит только один великий писатель, у которого ни в одном произведении нет любовных линий - Артур Кларк. Но это исключение имеет естественное объяснение: Артур Кларк - гомосексуалист... Внимательный глаз всегда найдет в его романах то, чего не замечает невнимательный - линии преданной мужской дружбы между героями. Копулятивные отношения - основа социальной деятельности. Коротышки-наполеоны, которым не хватает женского внимания, сублимируют свои комплексы в бурной политической или общественной деятельности. Множество внешних и внутренних подвигов совершает человеческий самец, отдавая или не отдавая себе отчет в том, что целью этих подвигов всегда в конечном итоге является обладание самкой или завоевание лучшего места в иерархии, завоевание любви соплеменников. В конце сказки главный герой получает полцарства (большая территория, приличный кусок ареала обитания) и принцессу в придачу (красивая самка). После чего стали они жить-поживать, добра наживать... Здесь только добро наживное - от разумной социальности, все остальное - чистая животность. Подаренное нам природой чувство половой любви столь ярко, что даже Абсолют, Сверхсущество, создавшее Вселенную, люди помазали той же краской: «Бог есть Любовь». Столько сказок, столько глупых романтических пелерин наворочено вокруг этого, в сущности, достаточно примитивного чувства, что пора, наконец, с ним Иногда инфантилизм наблюдается и у взрослых, причем это довольно распространенное явление.
окончательно разобраться. Со всех позиций. Чтобы ни одна сторона предмета не осталась не освещенной. Чтобы любовь предстала перед нами голой. И простой. Потому что понимание - главный шаг на пути к использованию. Ибо не любовь должна крутить вами. А вы ею. «Закон для человека, а не человек для закона», - как цинично заявлял некто И. Христос в свое время. Кто, в конце концов, хозяин в доме вашего тела?!. Вы или ваши неуправляемые чувства?.. Вы должны быть хозяином своих чувств, а не идти у них на поводу. Посему приступим к препарированию, господа... Звериный оскал феминизма «Близнецы-братья» Карл Маркс и Фридрих Энгельс думали, что у древних людей были промискуитет1 и матриархат, и что романтическая любовь возникла в рыцарские времена. Их мнение до сих пор разделяют многие россияне. А зря! Со времен бородатых сказочников наука шагнула далеко вперед. Теперь она считает, что любовь была всегда, поскольку это чувство биологическое, а не социальное. А матриархата не было2. Да и быть не могло, поскольку данная организация общества противоречит природе человека. Матрилинейность (то есть отслеживание своих предков по материнским линиям) была, а матриархата (как общества, где командуют женщины) не было. Природа наша такова, что женщина командовать мужчиной не может по определению: у всех приматов самцы доминантны, а самки всегда находятся в подчиненном положении, то есть в иерархии стада стоят на нижних ступенях. И чем человекообразное обезьяна, тем угнетённее и бесправнее положение самки. Взять хоть близких нам орангутанов. Генотип у наших видов совпадает почти на 99%, так что мы практически братья по крови. Одно лицо, можно сказать. Так вот, уж как ихние орангутаньи мужики своих баб шпыняют! А те - не вздумай огрызнуться: наваляет в момент. Какой уж тут матриархат!.. У сильного всегда бессильный виноват. А феминисткам останется только вздыхать: ах, отчего люди не летают, как птицы! У некоторых хищных птиц, например, доминируют самки, а самцы в подчиненном положении. Не повезло некоторым... Но у большинства видов доминантны все же самцы - просто потому, что сильнее. Как оно работает? Простые эмоции - радость, страх, гнев, ярость - давно и хорошо изучены исследователями. Симптомы известны и лабораторно измерены - во время эмоциональных бурь меняется частота дыхания, сокращаются мышцы, в кровь выбрасывается адреналин... С любовью сложнее. Это комплексная эмоция. Она может сопровождаться не только холодным потовыделением, покраснением влюбленного лица, но и такими странными симптомами как расстройство желудка (диарея), маниакально-депрессивные психозы (синдром Ромео) , повышенная рассеянность... Попробуй-ка изучи психоз одновременно с поносом! Но сложные задачи только раззадоривают ученых. Они готовят мензурки и пипетки, и смело берутся за де- Промискуитет (от лат. promiscuus — смешанный, общий) - беспорядочные, ничем не ограниченные половые связи со многими партнёрами. Промискуитет встречается как среди мужчин, так и среди женщин. 2 Энгельс основывался на работах Л. Г. Моргана, изучавших ирокезов Северной Америки. У этих народов били военные и племенные вожди. Племенные вожди выбирались женщинами, что, в общем- то , разумно, поскольку, когда мужчины племени в военном походе во главе с военным вождем, вождю племени нужно было управлять оставшимися в поселении женщинами. У других племен в Южной и Северной Америке такого обычая не было. Правда, сохранились мифы древних греков об амазонках, но в тех же мифах фигурируют и кентавры.
ло. Антропологи, физиологи, психологи, социологи, этнографы годов эдак с шестидесятых взялись за любовь вплотную. В результате за последние сорок лет знаний в этой области изрядно прибавилось, написаны тома книг, килограммы статей. Теперь уже более-менее известно, как это все у нас внутри работает. Механизм любви сходен с механизмами стресса и невроза. Вот в поле зрения субъекта попадает раздражитель - предмет любви. Условно-рефлекторный механизм (см. «собака Павлова») запускает химическую фабрику в мозгу. Там образуется целый букет разных веществ и разносится с током крови по всему туловищу. Эти вещества вызывают как простые реакции, типа выделения слюны, покраснения кожных покровов, учащенного дыхания, так и сложные переживания, вроде любовного полета души. Собственно любовную эйфорию вызывают нейропептиды и вещества группы амфетаминов, а именно норэпинефрин, допамин и фенилэтиламин (PEA). Вот эти три вещества, особенно PEA, и есть собственно любовь в чистом, пробирочном виде1. Не Зря говорят, что человек опьянен любовью. Действительно, амфетамины - это вещества класса легких наркотиков. Поэтому речи влюбленных порой сродни логике наркоманов. А логика молодого наркомана такова: «Лучше я ярко и насыщенно проживу три года, чем тускло и скучно пятьдесят лет!» Такие речи - типичный признак наркозависимости. Попробуйте отнять у влюбленного объект любви, у героиниста шприц, у алкоголика бутылку, у азартного игрока карты (тотализатор, рулетку)... Реакция будет бурной. Потому что природа их зависимости одинаково наркотическая. Разница только в том, что кто-то вводит в свой организм химические вещества искусственно, а кто-то провоцирует их выработку самим организмом, как это делают влюбленные и азартные игроки. Азартные игроки - адреналиновые наркоманы. Они проигрываются, что называется, «до трусов» и выносят из дома последнее, словно алкоголики. Адреналиновые наркоманы могут и не играть в азартные игры, а грабить банки. Или рисковать жизнью в горах, занимаясь бесполезным альпинизмом. Или участвовать в ночных уличных гонках. Прыгать с парашютом. Кататься на доске по необорудованным склонам и лавиноопасным местам. Главное здесь то, что они не могут без дозы адреналина. Долгая абстиненция (воздержание) вгоняет их в депрессивное состояние, жизнь кажется серой, скучной... Разница между наркоманами не только в том, на «естественном» или «искусственном» они сидят наркотике, а еще и в силе этого наркотика - одни вещества убивают быстро (скажем, средняя продолжительность жизни героиниста 4 года), а другие непосредственной угрозы для жизни не представляют, но могут изрядно испортить ее качество. Как, например, несчастная любовь. Или тотализатор. Или марихуана. Как ко всяким наркотикам, постепенно человек привыкает и к амфетаминам любви. Ему требуется все большая доза, а постоянный раздражитель (предмет любви) в силу того же привыкания уже не может вызывать на химической фабрике организма необходимые наркоману авралы. Эмоциональные торнадо утихают, душа не поет. Так проходит любовь земная. По статистике процесс самоизлечивания длится у средней особи три-четыре года. На этот срок, кстати, приходится и пик разводов. Уходящее чувство можно попробовать подогреть употреблением шоколада: в шоколаде содержится некоторое количество PEA. Правда, для этого шоколад нужно есть килограммами... А почему любовь работает в среднем 3-4 года? Об этом чуть ниже. А пока о браках. 1 Не все так просто, где-то в подкорке возникает сигнал - вот это именно тот человек, который тебе нужен, с которым можно прожить жизнь и оставить жизнеспособное потомство. Этот сигнал совершенствовался миллионы лет - ошибочные выборы отсеивались в ходе естественного отбора.
Если романтическая любовь практически всегда заканчивается, почему же тогда не все браки распадаются? Во-первых, потому, что не все заключаются по любви. А во-вторых, на смену амфетаминовой может прийти эндорфиновая зависимость. Организм начинает продуцировать другие вещества - эндорфины. Это тоже легкие наркотики, но их действие носит несколько иной характер. Если амфетамины возбуждают, то эндорфины успокаивают. Это наркотик класса обезболивающих. Он поселяет в душе супругов умиротворение и покой. Выработку эндорфинов стимулирует постоянный вид и поведенческие реакции супруга. Некоторые исследователи полагают, что этим объясняется загадка практически одновременной смерти пожилых супругов. Когда умирает один из них, изношенный организм другого, лишенный привычной дозы эндорфинов, начинает испытывать муки абстиненции. И человек умирает от ломки. Зачем нужна любовь? Многие считают, что Любовь (начитавшись романтических книжек, так и хочется написать это слово с большой буквы) - то главное, что отличает человека от других животных. Это ошибка... Культурологи и этнографы называют любовь «пангуманоидной характеристикой», потому что обнаружили ее следы у всех народов во всех временах. Биологи идут еще дальше. Они говорят, что любовь бывает не только у «гуманоидов», но и у многих других животных. У волков, например, у лебедей... О лебединой любви даже легенды слагают. Одному зверю очень нравится другой зверь. Возникает привязанность , нужная для совместного воспитания потомства. Умничка Дарвин назвал феномен личной привлекательности вторым типом полового отбора - по признаку «нравится» - «не нравится». Зачем природе понадобилась любовь? Ведь природа излишеств не терпит. Размножаться и так можно. Кролики, например, успешно справляются безо всякой любви. Потряслись и разбежались без сантиментов. Так для чего же эволюция закрепила такую странную штуку, как длительная эмоциональная привязанность одного зверя к другому? «Когда нагрузка на одного родителя по воспитанию потомства становится слишком велика, в сообществах животных, будь то рыбы, птицы или млекопитающие, появляется прочный союз, соединяющий родителей обоих полов в течение всего периода воспитания детенышей», - так написано в одной популярной книжке об истоках рождения брачных пар. А чем скрепляются брачные пары? Что служит привязанностью одной особи к другой? Это самое и служит... Любовь есть не у всех видов. А только у тех, кто не бросает свое потомство на произвол судьбы, а выращивает его. Трудно самке одной. И самой надо кормиться, и чадо таскать, кормить. Хорошо бы помог кто-нибудь, покушать принес. Кто? Ну как «кто», вот же первая кандидатура - папенька родный!.. Ладно, ну а папеньке-то какая радость корешки дитю и самке носить? Ему что, заняться больше нечем? Тем более если самец доминантный и плевать на всех хотел, кто ниже по рангу. Это он может у особи нижнего ранга банан отнять... Значит, какая-то хитрая штука нужна, чтоб привязать самца к самке и детенышу. И такая хитрая штука есть. Вы знаете, как она называется... Года три детеныш примата ездит верхом на мамке, стесняя ее движения, а потом он уже сам скачет по веткам не хуже взрослых, бросает сиську и ест бананы. То есть три года - срок вполне достаточный, чтоб дитенка вырастить. Больше любить партнера не надо. Даже наоборот, лучше бы поменять его, чтобы генофонд разнообразить. Так оно и происходит в природе. Но человек разумный вошел с природой в противоречие. Ему, чтоб детеныша поднять, трех лет уже мало. Потому что слишком многому научить нужно. Школа, институт... Лет пятна-
дцать-двадцать как минимум вынь да положь. Да еще наследство, непосильным трудом нажитое, хотелось бы не абы кому передать. В общем, как только появилось земледелие и экономические отношения, разводиться стало плохо, а жить вместе всю жизнь - хорошо. Это было против природы, но За экономику, поэтому закрепилось социально - в обычаях и религии, которая всегда стояла на страже общества со своими сверхавторитетами и адской палкой. Кого мы любим? Ну, действительно, почему один гражданин вызывает у вас бурную реакцию покраснения кожных покровов и счастливого помутнения рассудка, а другой вовсе и нет?.. Рассказываю. Любовь на мышах хорошо изучать. Зверек удобный, размножается быстро, ест мало, хорошо исследован. И ведь тоже, понимаешь, малявки, разбираются: от одного партнера нос воротят, к другому ползут с нескрываемым интересом. На чем зиждется их любовь, простая, как правда? На одном гене. У мышей есть так называемый ген гистосовместимости. Он отвечает за иммунитет и за оттенки запаха . Мыши улавливают эти тонкие различия запаха друг у друга. Самка всегда предпочитает того самца, у которого ген гистосовместимости отличается от ее гена. В этом случае у потомства будет более крепкий иммунитет, им не грозит вырождение, они будут меньше болеть и больше радоваться жизни. Фактор отбора. Нравится - не нравится... Вы, конечно, ждете плавного перехода от мышек к человеку. Айн момент! Конечно , обоняние у нас хуже, чем у мышей, но тоже может играть роль. В США проводили такой эксперимент. Женщинам давали нюхать ношеные мужские майки. Женщины находили наиболее привлекательными запахи тех мужчин, генотип которых был бы прекрасным дополнением к их генотипу (противоположные иммунные гены). И тут же выяснилась пикантная подробность: если женщина принимала противозачаточные гормональные таблетки, ее запаховые предпочтения сбивались. Она уже находила более «вкусными» запахи других мужчин, не соответствующих ей по набору генов. Так что, девушки, выходите на охоту, не наедаясь гормональных препаратов. А то потом сыграете свадьбу, решите потомством обзавестись, перестанете принимать контрацептив, принюхаетесь... Тут-то у вас «глаза и откроются» - ах, это была не любовь, это какое-то затмение нашло. Правда, у человека запахи играют в выборе не главную роль. Иначе бы девочки не влюблялись в певцов по телевизору. Этологи считают, что у людей даже не внешность главное, а динамика движения - походка, жесты, повороты головы. Видимо, оттого, что мы, приматы, - очень динамичные создания. Такие кривляки... Но ведь динамика движений и внешность человека - это отражение его генов. Генотип - это генетический набор, который каждый из нас унаследовал от мамы и папы, когда слились ее яйцеклетка и его сперматозоид. А фенотип - то, во что этот набор генов вырос, внешние проявления генотипа. Если у вас мама голубоглазая, но от папы достался доминантный ген карих глаза, глаза у ребенка будут карими. И так во всем. Каждый ген за что-то отвечает в вашей внешности (и внутренности). Ну а раз внешность отражает генный набор, значит, судить о будущем потомстве можно по внешности кандидата на оплодотворение. И эти внутренние отклики организма нами воспринимаются на уровне «нравится - не нравится», «люблю - не люблю». Это первое. А второе - программирование «бортового компьютера»... То есть воспитание. Воспитание начинается с момента рождения и осуществляется не только родителями, но и всем миром, который воспринимает ребенок через свои органы чувств. Воспитание записывает в мозг тысячи, десятки тысяч программ, которые психологи называют комплексами, неврозами, привычками, вкусами, стандартными реак-
циями... Эти программы накладываются, наслаиваются друг на друга, образуя сложнейшую сеть, имя которой - человеческая личность. Человеческое «Я». У вас в голове столько всего сидит, что вы и не подозреваете! Там образ первых любимых людей - родителей. Там звонки трамваев и детские книжки, пьяница-сосед и злая толстая продавщица, которая когда-то вас обругала... Причудливые наслоения людей и событий ставят в голове ребенка невидимые плюсики и минусы, связывая их с отдельными чертами личности и миром. Постепенно образуется набор положительных признаков, на которые организм обязательно среагирует любовью при встрече с «плюсовым» человеком. И не обязательно встречный отвечает всем плюсикам-требованиям. Он может выиграть «по очкам», просто набрав большинство нужных признаков. Уж если ваша гормональная система находится в ожидании любви, при появлении более-менее подходящего объекта она сразу включится , поверьте. У юношей и девушек в период полового созревания организма гормональная система всегда на взводе, словно курок револьвера. И достаточно малейшего толчка, чтобы пошла любовная реакция. Случайная встреча или разговор с девушкой, которая ранее не вызывала у твоей генетической системы положительного отклика (не страшная, конечно, но нельзя сказать, что красивая) вполне может спустить курок любви. Главное - внутренняя готовность организма полюбить кого-то. А дальше случится то, что случается с маленькими гусятами. Импринтинг, за- печатление. Когда гусята вылупляются из яйца, у них на короткое время включается функция запечатления. Любой предмет, появившийся в поле зрения, гусята «фотографируют» и в дальнейшем считают мамой. Даже если это будет старый ботинок. Влюбленные - те же гусята. Если организм на взводе и готов к размножению , если есть первичная положительная реакция на объект, дальше произойдет его (объекта) запечатление. Кто запечатлился, на того и будут в дальнейшем выделяться амфетамины. Многие граждане так и женятся на «старых ботинках». А ведь любовь - еще не повод для брака. Любовь - повод для хорошего секса. Для социального брака необходимо нечто поосновательнее амфетамина... Самое сексуальное животное Я бы даже сказал, уникально сексуальное! У подавляющего большинства видов, и даже у многих приматов, брачный сезон наступает раз в год. В остальное время ни о каком сексе даже речи быть не может. А люди и человекообразные обезьяны готовы круглый год скрещиваться1. Причем люди в этом перещеголяли даже своих ближайших сородичей. Обезьяна, например, демонстрирует готовность к оплодотворению своим видом и поведением только в дни овуляции. У нее «от нуля» до максимума увеличиваются молочные железы, она начинает принимать сексуальные позы, прихорашиваться и стрелять глазками. В другое время самка агрессивна и самца просто к себе не подпускает. А вот у человеческих самок молочные железы всегда увеличены. Они всегда стреляют глазками и призывно качают бедрами при ходьбе. Подобные перманентные вольности сигнализируют о том, что наши самки - всегда готовы. Этологи - специалисты по поведению животных - называют это гиперсексуальностью. Гиперсексуальность - последний подарок эволюции человеку. Гиперсексуальность появилась для того, чтобы женщина как можно дольше привлекала своего Похоже, когда-то у одной или нескольких самок предка человека произошла мутация, позволившая Заводить потомство в любое время года. В результате именно эта линия предков человека смогла создать увеличенную и постоянно восполняемую численность популяции, которая в результате и Заселила всю Землю. Все мы далекие потомки одной или нескольких тех самок. Или женщин .
самца. Чтобы, когда бы ему ни захотелось, она могла его задобрить сексом в обмен на кусок пищи для себя и своего детеныша. Похожее поведение можно встретить у не человекообразных мартышек-верветок. Как известно, поведение и внешний вид животного формируется условиями его существования. Верветки, также как и наши предки, когда-то вышли из леса на открытый ландшафт, где труднее кормиться, особенно самкам с детьми. Нужно было как-то приспособиться. Вот они и приспособились - мартышки-верветки не отгоняют самцов, а поддаются их сексуальным домогательствам даже тогда, когда зачатие невозможно - за два месяца до овуляции и до половины срока беременности , то есть доступны почти полгода. За эту маленькую сексуальную услугу самцы дарят мартышкам кусочек-другой добытой еды. Так что неправильно называть проституцию древнейшей профессией: она появилась задолго до того, как вообще возникли профессии. Кстати, многое из того, что мы считаем завоеванием цивилизации, на самом деле имеет глубинные животные корни. Например, привлечение самок голосом, то есть брачные песни. Их гиббоны поют, и лягушки поют. И испанцы поют серенады. Или взять ритуальное кормление и вообще ухаживание. Тут много интересных животных тонкостей, которые мы обнаружим и у себя. Птичка, скажем, во время брачных игр вдруг начинает изображать птенца. Самец должен ей ответить - или пищу отрыгнуть или веточку какую-нибудь принести. На худой конец прикоснуться клювиком к клювику. То есть продемонстрировать, что он будет хорошим, заботливым отцом, и потомство не загнется в одночасье из-за недостатка корма. Подобное ритуальное кормление есть у волков, у пауков, у обезьян. И у людей есть. Люди водят своих самок в ресторан, дарят им цветы. Даже целуют. Поцелуй - чистый рецидив ритуального кормления. Клювиком к клювику... А еще в период ухаживания случается то, что этологи называют инверсией доминирования. Доминантный самец вдруг как бы переходит в подчиненное положение, становится добрым и ласковым. Просто он старается не испугать робкую самку, показать, что вовсе не такой страшный, как на самом деле. Чтоб она не убежала в ужасе от агрессивного урода. Кстати, любопытно, что не у всех человекообразных обезьян есть инверсия доминирования. У нас - есть. И женщинам она нравится. Женщины очень любят все эти стояния на коленях, робкие признания в любви, обещания... Девушки! Не обольщайтесь! Помните, что процедура ритуального кормления, равно как и инверсия доминирования, как правило, заканчиваются сразу после спаривания. Так что потом не удивляйтесь, откуда что взялось... Кроме того, самки любят проверять, насколько самец готов их защищать. Они провоцируют стычки между самцами и смотрят, кто победит. У гомо сапиенс девочки-подростки тоже порой неосознанно стравливают мальчиков между собой. Ничего не попишешь, зов предков. Задница на груди Выше я написал, что молочные железы человеческих самок всегда пребывают как бы в возбужденном состоянии. Ясно, что это сексуальный сигнализатор - постоянный сигнал готовности к сношению. Но есть еще один признак повышенной сексуальности у нашего вида - губы. Таких раскатанных губёнок, как у Homo sapiens, нет ни у одного примата. Шимпанзе умеют целоваться и выпячивать для этого губы, выворачивая их слизистой оболочкой наружу. Нам ничего специально выпячивать не надо, у нашего вида губы красные, как сигнал семафора, и постоянно вывернутые слизистой наружу. Зачем нам их так вывернула госпожа эволюция? А чтобы не напрягать лишний раз мышцы. Дело в том, что приматы выворачивают губы только для поцелуев. А наш вид, как самый сексуальный, готов к поцелуям всегда.
У негроидов губы черные, сливающиеся с кожей. Но это компенсируется их вы- пяченностью и более крупными размерами. Губы должны быть заметны! Сексуальный сигнал должен светить постоянно! Возможно, своим внешним видом человеческие самки обязаны тому, что биологи называют дублированием сигнала. Это очень необычное явление. Рассмотрим его на примере мандрилов и бабуинов. У самца мандрила красный пенис и два синих яичка с двух сторон. Красиво, согласитесь. Но природе было мало этой красоты. Подобную же красотищу она разместила и на лице мандрила - у этой обезьяны ярко-красный нос и две синих щеки по бокам. Тот же рисунок! Зачем природа сдублировала рисунок гениталий на лице мандрила? По той же причине, по которой она проделала ту же шутку с самкой мандрила. У самки вокруг гениталий имеется ярко-красное пятно, которое окаймлено белыми точками. Тот же рисунок наличествует на груди самки! - обнаженный от шерсти ярко-красный участок кожи с белыми бугорками по краям. Дело в том, что эти обезьяны проводят большую часть жизни сидя. То есть область гениталий они видят редко. Поэтому для стимуляции размножения сексуальные сигналы и были продублированы эволюцией, ведь именно их характерный вид вызывает у мандрилов и бабуинов сексуальное возбуждение. Видимо, с людьми произошла та же история. Когда-то наши животные предки вступали в сексуальную близость, как все прочие обезьяны, - самец подходил к самке сзади. Поэтому обнаженные ягодицы самки до сих пор вызывают у наших самцов сексуальное волнение. Это сигнал: «Готова к совокуплению!» Но потом непривычный образ жизни изменил наше поведение и морфологию тела. Мы стали прямоходящими, а спариваться начали лицом друг к другу. Анатомия влагалища у человеческих самок отличается от анатомии прочих самок приматов - женское влагалище расположено под таким углом, что самая удобная поза для сношения именно лицом к лицу. По данным американских сексологов, 70% населения планеты применяют именно эту позу. Она типична для нашего вида. То есть получилось, что основной сигнал сексуального возбуждения - ягодицы - во время сношения скрыт от глаз. А ведь именно на эти два полушария ягодиц в древних-древних слоях мозга завязано сексуальное возбуждение. Ничего страшного, на примере наших родичей бабуинов мы знаем, как природа поступает в таких случаях - переносит признак на удобное для обозрения место. И сейчас два полушария женских грудей дублируют полушария ягодиц1. А красные губы женщин дублируют красные половые губы. Теперь фронтальный вид женщин так же возбуждающ, как и «тыловой»... Второе название этого природного механизма - сексуальная мимикрия, которая подчеркивается цивилизацией искусственно - с помощью бюстгальтеров, поддерживающих грудь в высоком положении, и с помощью яркой губной помады. Если бы женщины знали, какие древние слои мужского мозга они задевают, намазывая губы красным, то есть, по сути, рисуя на лице копию собственных гениталий! . . «Неужели форма женской груди всего лишь дублирует собой форму ягодичных мышц, то есть служит больше сексуальным сигналом, нежели средством выкармливания младенцев?..» В это трудно поверить (особенно женщинам), но это так. Обратите внимание хотя бы на следующую деталь: форма женского соска неудобна для младенца! Вспомните форму пустышки или резиновой соски, которая надевает- 90-60-90. Неосознанно мы выбираем самку, у которой сильно развиты груди (необходимо для кормления детей) и широкий таз (более легкие роды). А насчет ягодиц и грудей это чепуха. То что всегда видно не вызывает сексуального возбуждения. У всех примитивных народов женщины ходят голые или почти голые. В этом случае сексуальное возбуждение соплеменников вызывает то, что скрыто, например Затылок, он всегда прикрыт прядью волос. У цивилизованных народов сексуальное возбуждение скорее вызывается как раз ягодицами и бедрами, которые обычно спрятаны в одежде, тогда как груди часто полуобнажены. И где автор видел красные половые губы?
ся на бутылочку для детской смеси - вот идеальная форма соска! Именно такой сосок у шимпанзе. Женский сосок мало того, что короток, так еще и окружен пухлым полушарием. Именно это мягкое полушарие затыкает нос младенцу и создает трудности для сосания. Но природе в данном случае показалось более важным привлечь самца, нежели создать удобства детенышу. Зачем нужны измены? Есть виды животных, где самец убивает детеныша, если тот ему кажется неродным . У гомо сапиенс тоже такое бывало. В Древнем Риме нагуленных женой на стороне детей сбрасывали с Тарпейской скалы. Да и сейчас еще скандалы на этой почве в семьях случаются, хотя до скалы дело обычно не доходит. Если вожак львиного прайда умирает или погибает, ему на смену приходит более молодой самец. «Жены» погибшего становятся его «женами», а сам молодой лев - хозяином семьи. После чего он начинает убивать детенышей прежнего вожака . В природе не любят чужих детей. И это понятно: каждый стремится передать в будущее свои гены. Нормальная внутривидовая конкуренция. Отбор, который, помимо нелюбви к чужим отпрыскам, порождает такое чувство, как ревность. Это два естественных животных чувства - нежелание выращивать чужого детеныша и ревность (то есть опасение, что твоя самка принесет чужое потомство). Эти чувства присущи и моногамным, и гаремным видам. Сколько глупостей написали в свое время исследователи-экономисты, объясняя «происхождение семьи, частной собственности и государства». И о матриархате, и о промискуитете, и о социально-экономических причинах возникновения разных форм семьи... Только у биологов забыли спросить. А если бы спросили, перестали бы строить гипотезы, потому что форма брака - видовой признак. Мы - моногамный вид. Абсолютное большинство людей на планете живет в рамках моногамного брака. Я знаю, о чем вы подумали! О мусульманских странах, с их гаремными, словно у тюленей, отношениями. Наверное, они были бы невозможны, если бы где-то в далеком прошлом наши стадные предки не прошли и эту стадию, сменившуюся потом моногамной формой. А причудливые изгибы социальной эволюции создали в некоторых регионах планеты такие условия, которые вновь вызвали к жизни похожие на гаремные формы брака. Почему «похожие»? Потому что «в чистом виде» гаремов у людей практически нет. Если внимательно присмотреться к мусульманскому браку, можно увидеть, что регламентированный (Кораном) мусульманский брак - почти та же моногамия. Только последовательная и несменная. Сначала человек берет одну жену. Потом, по прошествии нескольких лет, когда природа требует смены партнера, мужчина, если средства позволяют, покупает за калым вторую, еще через несколько лет третью и, наконец, еще через несколько лет - четвертую жену. Разница этой формы брака по сравнению с моногамией только в том, что старая жена не изгоняется, а продолжает жить вместе с самцом-мусульманином1. Там, где моногамный европеец находит взамен надоевшей другую самку на стороне (любовницу, проститутку, пленницу), мусульманин получает ее законно. Истинно гаремным способом строили свои отношения с женщинами лишь немногочисленные султаны, калифы и пр. Имея финансовые возможности, они заводили огромное количество жен и наложниц. Вот эти особи действительно жили словно павианы - строго следя, чтобы другие самцы не покушались на их самок. И карая нарушителей смертной казнью. За гаремом приглядывали специальные кастрирован- Полигамия возможна там, где избыток женщин, вследствие их Захвата как военной добычи или массовой гибели мужчин на войне. Ислам возник у арабов и распространялся ими, когда они встали на путь войны.
ные особи - евнухи. Между прочим, у некоторых видов обезьян наблюдается такая же ситуация: несколько низкоранговых особей приглядывают за гаремом вожака. Разница только в том, что он их не кастрирует... Но гаремный образ жизни султанов и калифов диктовался, конечно, не тем обстоятельством, что султаны и калифы произошли от «другой обезьяны», а чисто финансовыми и правовыми возможностями . Так же как их обжорство. ...Итак, Homo sapiens - вид моногамный. Отчего же сплошь и рядом случаются измены? Не смены партнера через 3-4 года, а именно измены - секс «при живом партнере»? Оттого, что абсолютно строгой моногамии не бывает: в мире вообще нет ничего идеального. Этологи всегда знали, что многие «супруги» склонны погуливать налево от «законных» и вполне любимых половин. Правда, какое-то время они полагали, что чистая моногамия в природе все-таки встречается - у птичек . Раньше думали, птички не изменяют друг другу - разбиваются на брачные пары и вместе в горе и радости выращивают птенцов. Увы, биохимические исследования последних лет развеяли этот выгодный для женщин миф о верности. Оказалось, что или все (!) яйца в гнезде или часть яиц в кладке принадлежат не супругу самки, который честно носит ей и птенцам червячков, а совершенно постороннему птаху! У жены которого, в свою очередь, в гнезде тоже могут быть чужие дети. Тяга к изменам заложена в наши поведенческие стереотипы изначально. С их помощью природа разнообразит генотип. Самцы более склонны к изменам. Что, впрочем, естественно. Самка может за свою жизнь нарожать ограниченное число детей. Более того, когда самка вынашивает ребеночка, делать с ней любовь уже совершенно бесполезно - ее матка занята развивающимся плодом. Поэтому женщины более разборчивы в связях: на них лежит ответственность за детей! Самки предпочитают отдаваться по любви или симпатии сильным красивым самцам, чтобы потомство было отменным. А вот самцу терять нечего, у него главная природная задача - как можно больше семян рассеять, авось что-нибудь где-нибудь да прорастет. И экономить ему нечего: теоретически число его потомков может равняться миллионам особей1. Даже тост есть такой у мужчин: - В одной порции спермы содержится 200 миллионов сперматозоидов. Так выпьем за 200 миллионов наших нерожденных братьев и сестер! Целиком поддерживаю... Fuck you! Раз самец доминирует, стало быть, право выбора самки всегда принадлежит ему. Значит, самке нужно каким-то другим способом обратить на себя внимание самца, как-то выделиться в ряду других самок. Чтобы заметили. Поэтому женщины, а не мужчины2, используют косметику, виляют бедрами и часто неосознанно принимают характерную позу, которую зоологи называют «подставкой»... Обезьяна, готовая к продолжению рода, сигнализирует об этом самцу - становится на четвереньки, оттопыривает зад и выгибает спину - это и есть «подставка». Так что, если женщина садится к вам на колени или грациозно нагибается в вашем присутствии к нижнему ящику стола, знайте - это «подставка». Это сработал инстинкт. Недаром подобные позы с отклячиванием кормы считаются у людей очень сексуальными. За примерами далеко ходить не будем. Посмотрите на любой настенный календарь с девочками. Какие позы! Сплошные «подставки». Не может, в сперме действительно много сперматозоидов, поскольку вероятность прохождения одного внутрь яйца невелика, но мужчина может производить эякуляцию всего несколько тысяч раз в течение жизни и не каждая из них приводит к оплодотворению. 2 Известны племена, где как раз наоборот.
Вот тут и начинается самое интересное. Так уж случилось, что поза «подставки» у обезьян очень похожа на позу подчинения и признания вины. Например, когда две обезьяны повздорили, и одна хочет извиниться, она поворачивается к другой спиной и хлопает себя ладонью по заднице. Забавно, что этот жест и у людей сохранился, только с чуть иным смыслом. Если низший по иерархии самец чувствует провинность, он поворачивается к старшему по званию и нагибается. Старший степенно подходит сзади к провинившемуся и изображает символический половой акт. Провинившийся при этом испытывает сильное унижение, ведь его тем самым как бы причисляют к самкам, то есть низводят на самую низшую ступень в иерархии. Особенно сильны его переживания, если экзекуция происходит публично. У людей эта унижающая функция сексуальных отношений сохранилась в закрытых сообществах, максимально близких к животной дикости - в тюрьмах, солдатских казармах, где животное в людях превалирует над разумным. Вообще, у приматов демонстрация полового органа в состоянии эрекции свидетельствует об утверждении первенства: «я тут главный и потому буду сейчас размножаться (передавать свои гены), а ты свободен». Когда у пралюдей появился язык и ругательства, жестовые унижения немедленно были перенесены в вербальную сферу. Во всем мире, унижая соперника, с ним грозят совершить анальный акт любви. Это чистая символика, поскольку все понимают, что подобное никогда не осуществится в реальности. Аналогично первый секретарь обкома может послать второго секретаря «на...», а второй первого - нет: субординация в стае. Кстати, пару слов по поводу гомосексуальности... Для продолжения рода она не нужна, тем не менее встречается у самых разных видов. Где истоки этой сексуальной фиксации некоторых особей на партнерах своего пола?.. Как известно, одновременно испытывать две эмоции сразу практически невозможно. Либо ярость - либо радость; либо любопытство - либо паника... И никогда одновременно. Самки и молодые самцы в природе часто этим пользуются: чтобы не перепало тумаков от агрессивного самца, они преобразовывают его гнев в иное чувство. Просто погасить мощную волну чужого гнева - слишком трудно и затратно, а вот слегка перенаправить бушующую психоэмоциональную энергию в иное русло или на иной объект гораздо проще. Самка в критических ситуациях использует сексуальные сигналы, чтобы преобразовать энергию враждебности самца в сексуальное возбуждение. Тот же прием иногда используют и молодые самцы. Результат не заставляет себя ждать - их имеют... А почему вообще секс и агрессия столь связаны? Почему столь легко преобразовать агрессию в сексуальное возбуждение? А потому, что половой гормон - тестостерон - является одновременно и гормоном агрессии. У секса и агрессии общий генезис. И это понятно: наиболее агрессивный самец, побеждающий в драке за самку, займется с ней сексом. Этологи уверяют, что не только самцы, но и самки тоже могут испытывать чувство унижения, становясь в позу извинения (подчинения) и схожую с ней позу готовности к сексу (подставки). Поэтому у некоторых видов обезьян самки предпочитают спариваться с самцами в уединении, подальше от глаз общественности, чтоб не подумали, будто самец ее унижает. Вот и у людей секс тоже считается делом уединенным, интимным. А феминистки говорят, что определенные позы оскорбляют их человеческое достоинство. Видимо, тонко чувствуют свою животность... И последнее. У обезьян есть одна неприятная особенность. Если вожак на кого-то гневается и бьет его, все остальные члены стаи не сочувствуют бедолаге, а поддерживают вожака - улюлюкают, показывают на страдальца пальцами, плюют в него, бросают куски сухого кала... Вот так и Христа распяли, между прочим. Как только ветер с властных вершин подул в сторону критики, любовь толпы сменилась воплями «Распни его!»
Если б не эта обезьянья психология толпы, разве в нашей истории натворили бы столько бед вожди и диктаторы? Может, нам лучше было бы произойти от хищников? Эпос одинокого хищника В городе-герое Москве живет талантливый парень с отличным чувством камора - Леонид Каганов. Умница и придумщик, писатель-фантаст. У него есть рассказ «Эпос одинокого хищника». Там действуют три типа разумных существ и, соответственно, три типа разумных психологии. Психология разумного травоядного, психология всеядного (человек) и психология разумного существа, которое произошло от одинокого хищника. Очень хороший рассказ. Такие рассказы заставляют читателя думать. Но, к сожалению, рассказ не без ошибок. Прочтя его, я написал Лёне по электронной почте письмо. После чего между нами состоялся следующий обмен мнениями. Я: «Прочел твой "Эпос хищника". Все хорошо, с одной поправкой... У тебя там разумные пауки произошли от одиноких хищников. То есть их предки - нестадные. Но нестадное животное (насекомое) не может стать разумным! Это же понятно...» Каганов: «Спасибо За отзыв! Мне уже биологи прислали другую поправку - о том, что если у существа нет естественных врагов и, соответственно, борьбы за выживание, то оно не сможет эволюционировать... Я отмазался, мол, откуда мы знаем о природных условиях планеты Ют? Может, роль естественного отбора выполняет климат1. Но, по сути, и в том и в другом случае авторский аргумент против поправок один: пока мы имеем только один прецедент разумного вида - Homo sapiens. И до тех пор, пока мы не обнаружим еще энное количество сапиенсов и не наберем должную статистику, мы не имеем права делать общие выводы и строить общие гипотезы, кто и при каких условиях «может» стать разумным, а кто «не может» и в силу каких причин. Мне кажется, это очевидно - нельзя строить теорию на единственном прецеденте. Кажется, Стругацкие в одной из книг сформулировали высказывание: «Истинный мудрец - тот, кто по капле воды делает вывод о существовании океанов». Давно хотел аргументированно опровергнуть этот тезис. К сожалению, я не умею пользоваться Фотошопом, поэтому не могу, как давно задумывал, изобразить планету с ТАКИМИ океанами, о которых можно сделать вывод по капле воды... Но у меня есть в запасе и более текстовое возражение. Такая логика хорошо работает только на воде. Ведь когда в следующий раз этому мудрецу подсунут каплю пива, он сделает вывод о существовании планеты с океанами пива...» Я: «Гнилой отмаз... Стебель вырастает из зерна. Тепло идет от костра. Кристалл растет от пылинки... У всего в причинно-следственном мире есть причина, исток. Исток, зерно, из которого вырастает разумная социальная система - животная социальная система, стадо. Цивилизация - это интенсивный обмен информацией в системе однотипных объектов. Если зверь одинок, он умирает, унося весь накопленный опыт с собой. Для Зарождения разума нужен постоянный обмен информацией и ее НАКОПЛЕНИЕ. То есть тесный, постоянный обмен ею между особями. То есть стая. Кстати, для того, чтобы этот самый обмен информацией осуществлялся, нужен язык. А откуда возьмется язык у одинокого Зверя? Язык - прерогатива стадных. Между прочим, этологи отмечают, что в среднем стайные животные умнее одиноких . И не мудрено: у них происходит постоянный обмен сведениями между особя- Он ее выполняет и на Земле. Любое изменение климата (особенно обледенения) вызывает массовую гибель видов (это, кстати, обратная сторона эволюции) и отбирает подходящие видоизменения .
ми, ведь им нужно как-то согласовывать свои действия. Не только для совместной охоты, но хотя бы для того, чтобы стая не распалась. Нечто является связующим между индивидуумами в стае. Это нечто - ОТНОШЕНИЯ. А рассуждения о том, что «у нас нет статистики цивилизаций», напоминают мне разговоры о том, что во Вселенной могут существовать химические элементы, принципиально иные, нежели на Земле. Ты же понимаешь, что это чушь. Основные элементарные частицы, которые появились в первые мгновения существования Вселенной и из которых сделана таблица Менделеева, мы знаем (их всего-то три) . Предполагать, что где-то существует нечто иное только потому, что находится «далеко-далеко от нас» - наивность. Законы природы в нашей Вселенной одинаковы везде. Законы эволюции (кибернетики) тоже. Пока». Не стайное животное никогда не выбьется «в люди»... Честно говоря, до этого случая мне казалось, что справедливость данной мысли интуитивно ясна каждому. Увы. Жизнь показала, что даже столь очевидных вещей люди зачастую не понимают . Чего далеко ходить, если даже мой приятель журналист Леша Торгашев - и человек неглупый, и биолог по образованию, - а все равно пытался спорить с этой простой мыслью. Выдвигая следующий аргумент: «Ну, мало ли, ну мы не Знаем, а вдруг... Космос велик». Космос велик. Но космос - это большая деревня, во всех концах которой действуют одни и те же законы. И на околице и возле клуба... Разум во Вселенной может иметь много обличий, но ясно какие виды никогда не станут разумными. Во-первых, не стадные. Во-вторых, специализированные, то есть с узким диапазоном питания, удачно приспособленные к жизни в данном конкретном месте. Например, муравьед может питаться только муравьями, коала - только листьями эвкалипта. Подобные виды не могут покинуть ареал своего обитания. А разум - это экспансия. Универсальный вид имеет много больше шансов стать разумным. ГЛАВА 20. СЕКСУ - БОЙ! Внимательный товарищ может спросить автора: как же так, если мы - самое сексуальное животное, то почему обществом так сильно третируется и подавляется сексуальность? Верно. Пять баллов за наблюдательность. Подавляется! Точнее, очень сильно регулируется. Как и многое другое животное в нас. Сакраментальное «дети до шестнадцати не допускаются»... Требование прикрывать органы размножения даже в жару и даже на пляже (если не принимать в расчет нудистские пляжи, которые составляют от обычных менее 1%)... Жесткие ограничения на публичную демонстрацию копулятивных актов между людьми (т.н. порнография)... А также многое, многое другое - настолько привычное, что как ограничение сексуальности даже не воспринимается. Например, бритье бород и усов... Эта «мода» когда-то пошла из Европы, которая была в авангарде прогресса, и теперь бритье принято практически во всем цивилизованном мире. Можно сказать, что цивилизованность коррелирует с бритьем лица у мужчин и подмышек у женщин. Между тем растительность на лице мужчины - признак его половой зрелости. Точно также как и волосы в подмышечной впадине. Мужчины же не бреют подмышки только потому, что не так часто, как женщины, демонстрируют их в высшем свете. Америка - суперпрогрессивная в техническом смысле страна. Передовой рубеж цивилизации. И именно там радикальные феминистки одеваются нарочито асексуально , порой даже небрежно, воинственно отрицая свою половую принадлежность. Кстати, об одежде... В некоторых регионах планеты женщины носят паранджу,
чтобы лишний раз не возбуждать мужчин. Впрочем, и в Европе одно время были в моде вуали... Если снять на видеокамеру сверху улицу любого крупного города, а потом прокрутить с большой скоростью и внимательно просмотреть, будет заметно, какое огромное количество суетливых движений предпринимают люди, чтобы ненароком не коснуться другого человека в толпе. Причем делают они это автоматически, не замечая, настолько сильно сидит у нас в подкорке: телесный контакт с незнакомыми особями недопустим! Это тоже борьба с сексуальностью. А запах!.. Как мы боремся с тем, что в животном мире так сильно привлекает самца к самке, - с запахом! Целая парфюмерная индустрия работает на то, чтобы заглушить естественные запахи пота и мускусных желез при помощи духов, дезодорантов, одеколонов. Частое принятие душа тоже вызвано не только гигиеническими причинами, убийство запаха - вот цель. Потому что естественный запах тела - природный сексуальный сигнал... Мы так преуспели в этой противоестественной борьбе, что у нашего вида произошла даже поведенческая инверсия - сегодня запах немытого тела лишь у редких особей вызовет возбуждение, для большинства же это сигнал однозначно асексуальный. А неестественные запахи духов, напротив, - сигнал сексуально привлекательный. За что боролись, на то и напоролись... Почему самый сексуальный зверь на планете борется со своей сексуальностью? . . Почему животное, которое природа одарила сексуальной мимикрией, разместив «копии» сексуально-возбуждающих мест в удобных для обозрения местах, так старательно и противоречиво (если вспомнить губную помаду) на протяжении тысяч лет эти самые сексуальные признаки прячет? По той же причине, по которой цивилизация при помощи морали регулирует насилие - чтобы не развалился социум, захлебнувшись в крови. Не будем забывать, что сексуальность - родная сестра насилия: половой гормон тестостерон - гормон агрессивности. Кроме того, в формирование асексуальной морали вмешалась социальность. Точнее , экономика. А также разные исторические случайности. С экономикой ясно. Если моя самка постоянно сексуально сигнализирует чужим самцам о своей готовности к коитусу, то это может кончиться половым актом. Сексуальная провокация повышает вероятность случки. А это грозит беременностью и появлением чужих детей, которых потом придется бросать с Тарпейской скалы... И ладно бы только бросать со скалы! Главное - как отличить своих от чужих? Кому оставить наследство - стада, землю?.. А вдруг это не мой ребенок? .. Нет, лучше уж, от греха подальше, ограничить сексуальную сигнализацию. И ограничивали. Ссылались на Бога, который-де запретил прелюбодеяние... Но жизнь все равно брала свое. Животность брала свое. Социальные устои требовали моногамии. А животность требовала моногамии с периодическими изменами. И измены эти случались сплошь и рядом даже в христианской Европе. Для перегретого пара сексуальности культурой был даже придуман специальный предохранительный клапан - карнавалы. Европейский карнавал - то же самое, что древнеримская сатурналия. А древнеримская сатурналия - все равно что древнегреческая вакханалия. То есть собираются люди, принимают наркотики (чтобы снять моральные тормоза и для пущего веселья) и начинаются сексуальные оргии без всяких ограничений. Подобные мероприятия до сих пор практикуются в некоторых небольших религиозных течениях, в том числе христианского толка. Раз в год сектанты встречаются и... В светском мире эту же роль исполняют клубы свингеров. Ну, а те, кто не сектант и не свингер, просто периодически по-тихому изменяют своему супругу. А в Латинской Америке на карнавалах сексуальные эксцессы происходят до сих пор. Так вот, карнавалы в средневековой Европе были настолько в порядке вещей, считались настолько естественными, что даже не осуждались церковью. Я сказал
«даже не осуждались»?.. Ошибка! Практически поощрялись! Не верите? Тогда съездите в Париж, зайдите во Французскую национальную библиотеку. Итак, Французская Национальная библиотека. Место хранения №166. Библия XVI века. Снимаем с полки. Открываем. И что видим? Гравюры. Картинки, которые сегодня мы назвали бы порнографией и по законодательству большинства стран допустили к распространению лишь в ограниченных местах. Групповые сексуальные оргии... Зоофилия... Педерастия... Лесбийская любовь... Обычный секс... Ангелы и херувимы, занятые групповым сексом. Библия с порноиллюстрациями - как вам такое? А тогда считалось нормальным. Ничего предосудительного , подумаешь, книжка с картинками, самая обычная. Каких много... Христианство, формально проповедуя «не прелюбодействуй», на деле относилось к сексуальной свободе прихожан более чем терпимо. Святые отцы и сами были не прочь погудеть. Можно ли представить себе Папу римского как главного алкоголика и греховодника? Нет. Сегодняшнего нельзя. А вот папы прошлого давали жару. Ниже я приведу некоторые деяния святых отцов, чтобы по ним вы смогли судить о нравах, царивших тогда в Европе. Если уж папы такое себе позволяли, можно представить , что творил простой люд1. Итак... Папа Иннокентий I (401-417) утешался малолетними девочками, а папа Сикст III (432-440) услаждал плоть исключительно зрелыми монашенками. Папа Иоанн XII (955-963) превратил Петрову церковь в вертеп, и длилось это до тех пор, пока супруг одной из жен, папой обесчещенных, сгоряча не пришиб понтифика. Заколол папу римского прямо на своей жене! Папа Гонорий II до того, как стать импотентом, имел бессчетное число связей с женщинами, мужчинами и даже домашней скотиной. Потом, поневоле обретя целомудрие, Гонорий обрек на воздержание всех вокруг себя. Он предписал священникам и своим слугам отныне пребывать в беспорочности, причем повеление закрепил декретом. А своего помощника, кардинала Крэма, он послал в 1126 году в Англию, дабы там, волею папы, изгонять похоть и блуд. (Кстати, этот самый Крэм по прибытии в Лондон первым делом поспешил в один из лондонских публичных домов, где начал лично бороться с пороком собственным членом. При этом так напился, что заснул на очередной девке, не расплатившись. Жители туманного острова, узнав о сем происшествии, долго и шумно смеялись .) Были, впрочем, в череде пап и люди иного толка. Вот, например, славный Целестин V (1294), основатель монашеского ордена. Никогда не касался он тела женщины и в знак смирения своего перед Господом ездил на ослике. Своим кардиналам Целестин повелел отослать в отдаленные монастыри всех их многочисленных «утешительниц». Самим же кардиналам отныне повелел жить в целомудрии. Ясный пень, долго этот беспредел продолжаться не мог. Сановники в митрах терпели этого праведника всего 19 недель. Потом убили, не в силах вынести пытки воздержанием - заперли папу римского в подземелье и уморили голодом. Бенедикт VIII (1012-1024) был обременен обильным потомством, ибо немало монахинь успело полежать с ним на ложе, да и двух своих юных племянниц он сексом не обделял. Папа Павел II (1464-1471) был садистом. Дабы возбудить страсть, он любил смотреть, как пытками терзают нагие тела мужчин, после чего предавался утехам любви с мальчишками. И умер он, как написано в анналах, «во час соития с мужчиной» . Папа Иннокентий VIII (1484-1492) - отец восьмерых дочерей, с которыми тоже, 1 Как раз делать то, что не позволяется простому люду, является прерогативой власти, хотя бы даже церковной. Для власти нет Законов, но она диктует Законы народу.
кстати, имел интимные отношения... Как и папа Юлий III (1550-1555) , имевший интимные связи с двумя своими сынами, которым в благодарность за любовь в возрасте 15 лет присвоил сан кардиналов. При папе Александре VI (14 92-1503) теократическое правление выродилось в неприкрытую власть порнократов. Никто доселе не предавался оргиям с таким неистовством, как этот первослужитель Господа. Каждую ночь по его приказанию в папский дворец привозили 25 самых красивых девок из публичных домов Рима. Но девками папа не ограничивался, он занимался сексом и со своей дочерью Лукре- цией, с ее матерью, и бабушкой... Прелесть, что за люди! Но что же случилось потом? Наш сегодняшний мир совершенно не похож на средневековый в плане допустимости разных сексуальных проявлений! Отчего завернулись гайки? Ведь должна же быть какая-то очень веская причина, чтобы так обуздать самого похотливого зверя на планете, загнать его в жесткие сексуальные рамки. Такая причина, конечно, была. Имя ей - Христофор Колумб. В 14 92 году этим замечательным неугомонным генуэзцем была открыта Америка. Конкистадоры подарили индейцам смертельную оспу, а взамен получили сифилис, который через несколько десятков лет начал косить Европу. При тех вольных сексуальных нравах, что царили тогда в Европе, сифилис побежал по ней, словно огонь по сухой стерне. Сифилис тогда лечить не умели, болезнь была смертельной. Это был СПИД XVI века. Люэс1, естественно, тут же был объявлен наказанием божим за людские грехи. Ужас охватил Европу. Заниматься сексом с малознакомыми партнерами стало смертельно опасно. Тут же начали формироваться новые нормативы поведения. Речь-то шла о жизни и смерти! Поэтому нормативы оказались столь жесткими. Естественно, новые нормативы впервые были формализованы людьми грамотными, то есть церковниками. Причем мы можем даже назвать формальную дату декларации новой этики - протестантской. Это случилось в 1517 году, когда Мартин Лютер прибил свои знаменитые 95 тезисов на дверь Виттенбергской церкви. Лютер осуждал греховные нравы католической церкви, в 1521 году он был отлучен от церкви и возглавил Реформацию. Новая мораль призывала к аскезе, сдержанности в половой сфере, призывала больше времени уделять не пьянкам, бабам и развлечениям, от которых, в конце концов, нос проваливается, а труду, новая мораль боролась за сохранность семейных устоев и секс исключительно с супругом. На самом деле эта была даже не мораль, а элементарная гигиена в условиях неизлечимого сифилиса и практически полного отсутствия презервативов. Так гигиена стала моралью. Макс Вебер в книгах «Протестантская этика и дух капитализма» и «Протестантские секты и дух капитализма» писал, что именно строгая протестантская этика, призывающая к труду и чистоте нравов, стала основой современного капитализма. Упорный труд, минимум развлечений, накопление, накопление, накопление, вкладывание накопленного в дальнейшее производство, самоограничение, начатое с самого главного ограничения для нашего похотливого вида - сексуального... Мораль и капитализм - порождение сифилиса. ГЛАВА 21. СЕКСУ - ДА! Именно сифилису мы обязаны той жесткостью, с которой современная цивилизация относится к проявлениям сексуальности. Сифилис лечить давно научились. А бессмысленные запреты остались... Впрочем, учитывая СПИД, вовсе бессмысленными эти запреты называть нельзя. А учитывая презервативы, которые предохраняют от (лат. lues, буквально Зараза) венерическое Заболевание; то же, что сифилис.
СПИДа, - можно. Так что решайте для себя сами, хотите ли вы тратить душевные силы на поддержание в своей голове общественных сексуальных предрассудков или смело отправитесь с женой в клуб свингеров. Человеку разумному предрассудки не нужны: у него есть техника безопасности1. Жесткость же сексуальных ограничений в отношении подрастающего поколения объясняется и другими причинами, не только сифилисом в анамнезе цивилизации. Как уже было сказано, половая зрелость у инфантильной обезьяны (человека) наступает раньше, чем заканчивается рост мозга. То есть копулировать Ромео и Джульетта уже могут, но ни психологически, ни уж тем более социально подростки к длительным социальным отношениям (браку) не готовы. Это раньше отдавали замуж в 14 лет, когда не было университетов и профессий, на которые нужно учиться десятилетиями, когда структура общества была гораздо проще, чем сейчас. А у современных подростков в 14 лет процесс обучения еще в самом разгаре. И возможный брак прервет этот процесс, обессмыслив начатое и сбросив молодую брачную пару на самые низы социальной лестницы. Родители этого не хотят . Поэтому сексуальность подростков так пугает «предков». Но поскольку от пуганий сексуальность никуда не девается, она, так или иначе, находит выход, оборачиваясь более ранним началом половой жизни. По данным американских социологов нынешнее подрастающее поколение не только чаще пользуется презервативами, чем их родители, но и практикует более безопасные (с точки зрения нежелательной беременности) виды секса - петтинг и оральные ласки. Коитус у нового поколения уступает место оральному сексу. Причем, что любопытно, оральный секс сами подростки сексом не считают и «идут на него легко и без всякой эмоциональной вовлеченности», отмечают специалисты. Опыт орального секса имели треть 15-17-летних и две трети 18-24-летних девушек в Америке . Инициируют его обычно сами девочки, которые решают, с кем и когда этим Заниматься. Никаких взаимных моральных обязательств вроде верности это не предполагает, мальчики и девочки просто снимают таким образом сексуальное напряжение . Опросы общественного мнения демонстрируют также рост терпимости к проституции. И это все естественные процессы. Дело в том, что общая неминуемая демократизация социальных систем делает допустимым сегодня то, что по причинам «аморальности» было совершенно немыслимо вчера. В частности, более легкое отношение к сексу. Сексолог и социолог Кон приводит интересные данные ВЦИОМ. Двум группам людей - от 20 до 30 лет и от 31 до 45 лет задавали разные вопросы. В частности, «как вы относитесь к добрачным сексуальным связям?» Восемьдесят три процента ответили, что не видят в этом ничего плохого. То есть современное общество не находит здесь никаких проблем. Раньше, во времена более патриархальные, ситуация была иной... Второй вопрос: «В каком возрасте вы сами начали половую жизнь?» В поколении тридцатилетних половую жизнь до 16 лет начали 16,5%. В поколении двадцатилетних до 16 лет приобрели первый опыт уже 26,5%! Опросы подростков до 20 лет дают еще более впечатляющую картину: 50% юношей и 30% девушек получили свой первый сексуальный опыт до 16 лет! Все большее число молодых людей начинают сексуальные опыты непосредственно сразу после полового созревания, совершенно не имея в виду создания прочных союзов. Так что ситуация разрешилась наилучшим образом (либерализация всегда разрешает проблемы оптимально): у подростков появляется то, в чем они нуждаются (секс), но процесс обучения не прерывается. Напротив, он дополняется сексуальным просвещением, задача которого - избежать нежелательных и опасных последствий раннего секса (венерические болезни, СПИД, беременность). Ну, если брать За основу жизненной позиции технику безопасности, то следует перечитать главу по вероятности - резиновые изделия рвутся куда чаще, чем взрываются Залежи аммиачной селитры.
Иногда представители патриархального поколения, с тревогой наблюдая за изменяющейся жизнью, эмоционально окрашивают действительность своими оценками, восклицая что-то про разврат. Наивно полагая при этом, что навесив отрицательный словесный ярлык, они, таким образом, объяснили и охарактеризовали ситуацию. Распространенная ошибка! Ведь тот же самый ярлык можно «переобозначить», то есть снабдить другой эмоциональной нагрузкой, и тогда все волшебным образом изменится. Давайте попробуем. Разврат, говорите вы? О-кей! Разврат. Но разврат - это очень хорошо! Что такое разврат? Разврат - это более легкое отношение человека к чему-либо. Если человек из голодного края (каким не так давно была вся наша страна) , он естественным образом будет придерживаться правила «хлеб на пол не бросают». Уважительное отношение к пище - следствие ее дефицитности. Сегодня же люди развращены пищевым изобилием. Не только хлеб - дешевый и не очень ценный в питательном отношении продукт, но и мясо легко выбрасывают! Запросто не доедают , оставляя пищу на тарелке. Легко люди стали относиться к пище: она не дефицит. Так же как воздух или вода. Никто же о воздухе не задумывается. И потому никакого пиетета в его отношении. Во времена сексуальной дефицитности, которая сложилась после XVI века в Европе, отношение к сексу стало пиететным. А сейчас, когда все венерические болезни научились лечить, когда в продаже всегда есть дешевые и качественные презервативы, а также средства постсексуальной профилактики заболеваний, передающихся половым путем, когда спали с глаз или изрядно истрепались религиозные шоры - отношение к сексу стало более легким. То есть развратным. Разврат - это просто изобилие. Разврат - это преодоление дефицитности ресурса, точнее, психологическое следствие этого преодоления. На протяжении всей своей истории человечество только тем и занимается, что преодолевает дефицитность тех или иных ресурсов. Когда-то стекло стоило дорого, и отношение к нему было соответствующим: голытьба вместо стекол на окна бычьи пузыри натягивала, а аристократия - витражи заказывала. Стекло ценили, берегли, относились к нему трепетно... Когда-то дорого стоила мобильная связь, потом она стала общедоступной... Когда-то в России видеомагнитофон и компьютер стоили как автомобиль... Это касается всего. Так что разврат - благое следствие прогресса. Сейчас секс, усилиями прогресса оторвавшийся от репродукции, из почти сакрального, регламентируемого свыше (церковью) действа, стал простым и доступным развлечением. Разве не здорово? Голосуйте за разврат. Но не забывайте про технику безопасности1... ГЛАВА 22. У ИСТОКОВ Данные из области приматологии, накопленные к настоящему времени, существенно подрывают традиционные представления о качественной уникальности человека и делают поиски пресловутой грани между ним и человекообразными обезьянами малоперспективными . Конечно, различия существуют, но они по большей части количественного порядка . Дж. Коллинз. «Антропоэволюция» А также про то, что общества, где нарушена роль семьи (и женщины) обречены на вымирание. Многие развитые страны сейчас поддерживают свою численность За счет иммигрантов.
Истоки науки Все, что делают человек и человечество, имеет корни в животном мире. Мы - славные продолжатели и приумножатели животных традиций и устремлений. Стоит только поискать... Вот, скажем, у науки есть зерно в животном мире? Ведь, как мы уже убедились, не может быть так, чтобы нечто выросло из ничего. Потому что мы живем в причинно-следственном мире и в мире законов сохранения... В чем корень науки? В животном любопытстве. Знаменитый опыт с крысами - в клетку селили крыс. Еда у крыс была, компания была, сексуальные партнеры были, места вполне хватало - клетку подобрали очень обширную. У крыс были даже свои развлечения в виде «беличьих колес», разные веревки и лестницы, по которым можно полазить. Ни в чем крысы нужды не знали. А потом в одном углу клетки открыли маленькую дверку, которая вела в темные лабиринты. И крысы, которые катались как сыр в масле, проявили к дырке живой интерес. Известно, что когда крысы боятся, у них учащается работа систем выделения. Так вот, писаясь и какаясь со страху, крысы, которым ровным счетом ничего в этой дырке не было нужно, упорно ползли туда, чтобы узнать: а что там такое за дверцей? Любопытство присуще многим видам. Оно нужно природе, чтобы зверь осваивал новые территории. Оно подстегивает экспансию. Одни из самых любопытных созданий - высшие млекопитающие. Любопытство настолько им свойственно, настолько необходимо, что в ситуации информационного голода у животных случается кризис. Животное начинает раскачиваться в клетке либо ходить из угла в угол. Некоторые животные сосут лапу, шимпанзе порой от нечего делать засовывают себе в ухо солому. Слоны могут часами качать головой. Многие звери от стресса, вызванного сенсорным голодом (скукой), начинают выдирать у себя клочья шерсти, наносить раны... У человека животное любопытство вылилось в науку, детективы, загадки, эстрадные фокусы... Истоки разума и труда Подзабытые ныне классики марксизма-ленинизма писали, что труд превратил обезьяну в человека. Труд и использование орудий... Многие до сих пор считают, что труд, и в особенности использование орудий труда, есть тот фактор, который кардинально отличает человека от животных. Это ошибка. Больше того, именно в орудийной деятельности животных лежат истоки орудийной деятельности человека. Использование орудий труда - не чисто человеческое изобретение, оно используется многими видами. Чаще всего орудием выступает камень. Его легко найти. Это самый простой твердый предмет для разрушения чего-либо, ведь в основе орудийной деятельности лежит, как правило, разрушение. Нет, мы и насозидали, конечно, кучу всего, никто не спорит, но дело в том, что прежде, чем что-либо «насозидать», нужно чуть-чуть больше в природе разрушить. Впрочем, не будем отвлекаться на общефизические следствия Второго начала термодинамики, мы к нему еще вернемся... Итак, камень. Некоторые хищные птицы, зажав в клюве камень, резко бросают его на панцирь черепахи или на страусиное яйцо, чтобы расколоть его и добраться до вкусненького. Другие птицы используют вместо такого камня всю Землю: они поднимают черепаху в небеса и кидают вниз, надеясь таким образом раскрыть эту «живую консерву». Калан, положив на грудь раковину и зажав в ластах камень, начинает часто
колотить по моллюску, чтобы расколоть его. Морская выдра острым краем камня открывает раковины. Осьминог использует камень еще более хитро: подкравшись к полураскрытому моллюску, он быстро сует камушек между створками раковины, чтобы моллюск не смог до конца захлопнуться. После чего съедает его. Дельфин, чтобы выгнать из убежища угря, осторожно хватает колючую рыбу скорпену и с помощью ее колючек выгоняет угря из расщелины. Галапагосский вьюрок, чтобы достать червячков, использует острый древесный шип, который держит в клюве. Лисицы иногда ловят ястребов на приманку: кладут рыбьи головы на видное место , а сами прячутся в засаде. Птица пикирует на рыбу... и становится жертвой хитрой лисицы. Даже насекомые порой используют орудия: одинокие осы, живущие в земле, после того, как выроют норку, берут в челюсти камушек и начинают, постукивая им, уплотнять грунт вокруг входа в жилище. Ну а то, что камнями и палками пользуются обезьяны, ни у кого не вызывает удивления. Больше того, животные не только используют найденные предметы в качестве орудий труда, они могут и изготавливать их из подручных материалов. Например, сойки догадались изготовить жгуты из полосок бумаги, чтобы достать корм, который экспериментаторы положили вне клетки. Соорудив бумажные жгутики-палочки, сойки просунули их сквозь прутья клетки, и дотянулись до зернышек . Некоторые виды обезьян научились делать из пальмовых листьев кулечки. Эти конусообразные кулечки они используют в качестве одноразовых стаканчиков, когда хотят напиться воды у реки. У каждого шимпанзе в национальных парках Таи (Кот-д'Ивуар) и Боссоу (Гвинея) есть свои излюбленные каменные орудия - «молоток и наковальня». Поскольку карманов у шимпанзе нет, обезьяны прячут свои любимые орудия в определенных местах, причем места эти хорошенько запоминают. Некоторые обезьяны, помимо молотка и наковальни, даже используют третий камень - клин, чтобы поддерживать наковальню в горизонтальном положении. Но разумная деятельность - это не только орудийная активность, это еще и абстрактное мышление - оперирование непредметными категориями, умение считать... Умеют ли животные считать? Оказывается, умение считать так же распространено в животном мире, как и язык. Исследователь Реми Шовен описывал эксперименты с сойками, которых научили считать. Эти птицы успешно справлялись с таким, например, сложным заданием. В ряд стояли коробочки с черными, белыми и зелеными крышками. Нужно было снять крышку и из черной коробочки съесть два зерна, из зеленой - 3, из красной - 4, из белой - 5. Сойка шла, сдвигала крышечки, считала и ела. В другом эксперименте с сойками, проведенном в Германии, сойке нужно было съесть из коробочки столько зерен, сколько черных пятен было нарисовано на показанной ей карточке. Причем пятна на карточках имели разный размер, разную форму и разное расположение. Общим на карточках было только одно - количество пятен. И если сойка насчитывала четыре пятна, она выклевывала из кормушки-коробочки ровно четыре зернышка. Ну разве не прелесть?!.. Обученный счету шимпанзе вынимает из коробки и дает экспериментатору столько палочек, сколько тот просит. В коробке осталось 4 палочки. Экспериментатор попросил 5. Подумав некоторое время, шимпанзе ломает одну палочку пополам и протягивает человеку 5 палочек. Конгениально! Попугай приучен съедать из кормушки столько зернышек, сколько загорается лампочек. Потом исследователи гасят лампочки, и вместо них вдруг раздается три звука флейты. Это полная неожиданность для попугая, но после непродолжительного раздумья попка соображает, что к чему и забирает из кормушки ровно
три зерна - по числу гудков, заменивших число ламп. Потом зерна из кормушки вообще убирают. Вместо них ставят в ряд карточки с нарисованными темными точками . Флейта звучит пять раз. Попугай проходит мимо карточек и клюет в ту, где нарисовано пять точек. Никто не учил его этому. Он сам додумался найти соответствие между звуками и точками, проведя «числительную аналогию». Вот вам пример абстрактного мышления в чистом виде... Даже муравьи могут количественно описывать окружающую действительность. Исследователи положили три неравных кусочка пищи в разных местах. Муравей-разведчик, который обнаружил все три кусочка, вернулся в муравейник и рассказал о них рабочим муравьям. Причем рассказал так, что за самым маленьким кусочком отправились 25 муравьев, за средним 44, а За большим 89. Эти числа довольно точно соответствовали размерам кусочков пищи. Но интеллект - это не только умение считать. Как известно, крысы - самые умные грызуны. Скажем, если крысе нужно извлечь содержимое из закрытой стеклянной банки, крыса может поступить следующим образом: она валит банку набок, после чего катит ее по полу, разгоняя, до тех пор, пока банка не разобьется о стенку. У писателя Акимушкина описан потрясающий случай. Один механизатор, лежа на печи, наблюдал такую сцену: крыса подбежала к стоящей на полу бутылке с топленым сливочным маслом, повалила ее, зубами вытащила бумажную затычку. Мужичок хотел было швырнуть в нее валенок, но ему стало интересно - что будет делать крыса дальше, ведь горлышко узкое, а масло застыло и вытечь не может. То, что произошло дальше, произвело на деревенского жителя неизгладимое впечатление и запомнилось на всю жизнь. Крыса всунула в горлышко хвост, измазала его в масле, вытащила и облизала. Так она проделала несколько раз, пока не наелась. После чего ушла. Пока механизатор приходил в себя от увиденного, крыса вернулась. Только теперь за ней шел целый крысиный выводок - несколько маленьких крысят. Мама-крыса подошла к лежащей бутылке и показала детям, как нужно правильно питаться в таких ситуациях. Внимательно пронаблюдав за манипуляциями мамаши, дети стали повторять. Сначала один крысенок, подойдя к бутылке, предпринял несколько попыток ввести туда хвост, потом другой. Постепенно научившись проделывать эту процедуру и насытившись маслом, семейка удалилась обратно в подвал. А теперь вернемся ненадолго к птицам. Крохотные головенки, прямые потомки динозавров, а как соображают! Вороны и сойки, живущие неподалеку от человека, научились размачивать найденные сухари в лужах. Больше того, ворона, размачивавшая сухарик в ручье, случайно упустила его. Сухарь поплыл по течению и скрылся вместе с ручьем в трубе под дорогой. Ворона заглянула в трубу, прикинула что-то, перелетела через дорогу и села с другой стороны трубы в ожидании сухарика. Дождалась. Подобные действия по-другому называют экстраполяцией - моделирование развития ситуации во времени. Этологи считают, что не только у высших стайных млекопитающих, но даже у ворон существуют индивидуальные позывные. Пара подружившихся ворон (о дружбе в животном мире ниже) подзывает друг друга звуками. Больше ни в какой ситуации эти звуки в стае не встречаются. Это именно выделенный позывной, относящийся к конкретной птице. Кличка. Имя. Аналогичные индивидуальные позывные обнаружены у малабарской сорочьей славки (тоже, кстати, семейство врановых). Когда открылся длинный альпийский туннель между Францией и Италией, его стали использовать птицы, летящие осенью в теплые края. В самом деле, зачем долго лететь над Альпами, если можно срезать по туннелю? Больше того, к чему вообще уродоваться, махать крыльями, если можно сесть на крышу рефрижератора, и он перевезет тебя по туннелю? Так теперь перелетные птицы и делают. Пересекают франко-итальянскую границу, сидя на крышах проезжающих грузовиков. Писатель Александр Горбовский описывает случай, которому сам был свидете-
лем: «Как-то, будучи на Кубани, я наблюдал следующую сцену. Подошел автобус, в него вошли люди, и вошла собака. Автобус ехал, останавливался, кто-то входил, кто-то выходил. На одной из остановок никто из пассажиров не вышел, вышла только собака. Оказывается, она вообще ехала одна по своим собачьим делам» . Читатель и сам наверняка наблюдал похожие случаи. Истоки искусства Однажды довелось мне участвовать в записи телепередачи «Культурная революция», которую ведет министр культуры Швыдкой. Тема программы была «Цивилизация убивает искусство». Певец Сюткин выступал на стороне искусства, академик-генетик Скрябин - на стороне цивилизации. Сюткин вещал, что цивилизация убивает искусство. Скрябин позволял себе не соглашаться с титаном эстрадной мысли. Ваш покорный слуга придерживался третьей точки зрения: цивилизация искусство не убивает. Она его размывает и девальвирует. Лишает сакральности. То, что раньше было доступным и сверхценным для десятков и сотен людей, теперь доступно и потому не очень ценно для миллионов. (См. о разврате). Если пару-тройку веков назад Мону Лизу великого Леонардо могли наблюдать в год несколько десятков человек, то теперь она - предмет для многочисленных карикатур, почти пошлость. Ее видели и знают миллионы. И даже если доска с Джокондой сгорит при пожаре, сотни тысяч репродукций донесут до потомков замысел да Винчи. То, что легко дается, мало ценится. Человечество развращено тем, что называется искусством... Это с одной стороны. С другой, искусство - понятие относительное . То, что искусство для одного, у другого вовсе не вызывает столь же большого эмоционального трепета, восторга, удивления... Для Рабиновича искусство - фуги Баха. Для Петрова - «Мурка», А глухонемой Герасим вообще не поймет, о чем идет речь. (Кстати, известно, что петровых в обществе гораздо больше, чем Рабиновичей. Не зря появился термин «массовое искусство» - оно ниже качеством, чем искусство для специалистов.) Для чего нужно искусство? Как оно появилось? И есть ли у него истоки в животном мире? По порядку... Если бы искусство не было нужным, оно бы, конечно, не появилось. Для начала рассмотрим социальный аспект этого явления. Искусство создает общее информационное поле, в котором плавают и легко ориентируются члены сообщества. Иногда это поле бывает единым только для одной страны. «Пасть порву, моргалы выколю..,», «Асисяй», «Широко шагаешь - штаны порвешь» - вне России эти фразы останутся непонятными. Они - часть внутреннего информационного поля России. А вот «тридцать сребреников» - фраза, общая для всего христианского мира. Часть интернационального информационного поля. Искусство, наряду с языком, создает общее понятийное пространство, которое делает нацию нацией. В этом качестве искусство зарождалось из первых примитивных мифов, легенд, сказок, былин, быличек и анекдотов. В самые древнейшие времена легко запоминаемые (из-за сюжетности) мифы и сказки были просто своего рода инструкциями, они содержали паттерны - программы поведения. Они научали детей и взрослых, как надо поступать в той или иной ситуации, несли в себе поведенческие алгоритмы. Как поступать с врагом. С другом. С ребенком... Другая роль искусства - биологическая - сродни действию наркотиков: искусство меняет эмоциональное состояние организма. У человека есть потребность (завязанная на гормональную и другие системы) - периодически менять свое эмоциональное состояние. Наркотики и искусство с этой задачей справляются вполне . Искусство, в отличие от наркотиков, не убивает, но зато и действует не так сильно, потому что опосредованно - через органы чувств, а не напрямую химически, как наркотики. Впрочем, о наркотиках речь у нас еще пойдет. А сейчас
неплохо бы ответить на вопрос о животных истоках искусства... Если истоки разумной социальности (государство) берут свое начало в животной социальности (стая), то не сможем ли мы найти у животных и что-нибудь такое, что можно было бы назвать бескорыстной любовью к прекрасному? Можем. И не только у приматов. Многие полагают, что бескорыстная, не обусловленная биологической потребностью любовь к прекрасному есть то, что кардинально отличает человека разумного от животных, заставляет его творить, производить искусство. Это ошибка... Когда я был маленький, мне удалось проследить за вороной, укравшей у меня игрушечку для маленькой новогодней елочки - это был крохотный, меньше сантиметра пластмассовый мухоморчик с ярко-красной, как и положено, шляпкой и белыми точками на ней. Увидев этот замечательный предмет, лежащий на крылечке, ворона не удержалась, схватила его и взлетела на крышу сарая, где долго любовалась своим трофеем. Хитрый Сашечка (я) подкрался поближе и стал смотреть, что эта засранка сделает с мухоморчиком. Своим мощным клювом ворона запихала игрушку в щель между покрывающим крышу толем и серой доской, которой толь был прихвачен. Зачем сороки и вороны крадут блестящие и яркие предметы? Ответ прост: они им нравятся. Они любят блестящее. Любят совершенно бескорыстно, потому что съесть медяшку или стекляшку нельзя. В сорочьих гнездах часто находят целые «клады» из кусочков фольги, стекляшек, шариков. Сороки, словно скупой рыцарь, любят часами перебирать свои сокровища . И не только сороки и вороны любят красотищу. Шалашник - австралийская птица, которая строит гнезда в виде шалашиков. Но дело не в форме гнезда, а в том, что шалашники украшают свои гнезда цветами. Иногда супруги страшно ссорятся - самец, допустим, приносит и укрепляет цветок , а самка его выдергивает и выбрасывает. Больше всего шалашники любят синие цветочки. Они вообще так любят синий цвет, что даже красят сами себя: разминают клювом синие ягоды и раскрашивают грудь в синий цвет. Австралийским хозяйкам даже приходится прятать синьку, потому что шалашники все время воруют ее. Птички научились делать кисточки из размятой древесной коры, макают эти кисти волокнами в размоченную синьку и красят себя и свой домик. Шалашники каждый день меняют увядшие цветы на своем домике. Если цветок перевернуть «вниз головой», вернувшийся домой шалашник придет в сильное возбуждение и тут же переставит цветочек, «как надо». Шалашники украшают даже подступы к своему жилищу - теми же цветками, ракушками... Время от времени птичка вдруг решает сменить антураж и приносит другие ракушки либо переставляет местами старые. Наши ближайшие животные родственники - обезьяны, разумеется, тоже небезразличны к прекрасному. Если дать стае обезьян полоски ткани или зеркало, это немедленно найдет свое применение - в особенности у самок. Самки начинают активно разглядывать себя в зеркало, корчить рожи... А лоскутки ткани тут же оказываются у них на плечах, на шее. Цирковые дрессировщики рассказывают, что обезьяны, привыкшие выступать в одежде, вскоре начинают придавать одежде большое значение: они радуются обновкам, ревниво следят за тем, во что одеты другие обезьяны, любят хвастаться обновками перед другими обезьянами, которые завистливо трогают новую одежду своей товарки. Есть у обезьян и свое искусство. Вот что пишет об этом тот же Моррис: «Молодые шимпанзе часто пытаются выяснить, сколько шума можно произвести, колотя дубиной, топая ногами, хлопая в ладоши. Повзрослев, эти опыты они превращают в продолжительные групповые концерты. Одна за другой обезьяны принимаются то-
пать, визжать, срывать листья, лупить по полым пням и стволам деревьев. Такие коллективные представления могут продолжаться по полчаса, а то и дольше... концерты взвинчивают членов сообщества. Среди представителей нашего вида игра на барабане также является наиболее распространенной формой самовыражения посредством музыки. С нами это происходит рано, когда наши дети принимаются проверять ударные свойства предметов - точь-в-точь как шимпанзе. Но если шимпанзе умеют лишь элементарно отбивать такт, то мы усложняем барабанный бой замысловатыми ритмами, добавляя дробь и повышая тональность звуков. Кроме того, мы производим шум, дуя в пустотелые предметы, царапая и пощипывая куски металла... Развитие сложных музыкальных форм у более примитивных социальных групп, по-видимому, играло ту же роль, что и сеансы барабанного боя и гудения у шимпанзе, а именно - всеобщее возбуждение». Помните, я писал, что физиологическая цель искусства - менять эмоциональный настрой организма?.. Был прав. Наши человеческие концерты, посвященные Дню милиции или Налоговой полиции или просто желанию исполнителей заработать немного денег... все эти выступления сменяющих друг друга артистов - те же обезьяньи дела, посвященные самовозбуждению эмоциональной сферы. Только здорово усовершенствованные цивилизацией. Д. Гудл, известная исследовательница обезьян, живущих на воле, описывала танец дождя у шимпанзе. Когда случается сезон дождей и на землю проливаются первые капли, у шимпанзе начинается странный обряд. Шимпанзе-зрители - это, как правило, самки и детеныши - рассаживаются вокруг полянки на деревьях. А самцы собираются в кружок и начинают топать ногами, гукать и размахивать ветками. Представление продолжается около часа, после чего все расходятся. Известны так называемые вороньи переклички. К вечеру вороны собираются на каком-нибудь дереве и начинают ежевечерний концерт. Сначала каркает одна ворона. После некоторого обдумывания первого выступления подает голос другая, затем, после паузы, третья. Выступления длятся примерно час-полтора. Собравшись вместе, хором поют белки, бурундуки и волки. Гиббоны вечерами исполняют хоровые песни. Причем исследователи отмечают радостный, мажорный лад их песен. Частенько поют дуэтом супружеские пары обезьян. Истоки языка Многие считают, что язык есть то, что кардинально отличает человека от других животных. Это ошибка... Язык как средство коммуникации между особями есть практически у всех социальных животных и насекомых. И было бы странно, если бы это было не так: уж коли есть социум, должна быть и коммуникация. Ведь какие-то ниточки должны связывать отдельные особи в коллективе! Охотящиеся стаей волки имеют весьма развитую систему сигналов (речь). У муравьев и термитов «язык жестов» - они, встречаясь, постукивают друг друга усиками, рассказывая, куда идти за добычей. В 1985 году под Новосибирском учеными был поставлен следующий опыт. Муравей-разведчик долго плутал в лабиринте, после чего находил где-то в дальнем его конце каплю сиропа. Разведчик возвращался домой и своей муравьиной морзянкой передавал рабочим муравьям, куда идти. Те шли и безошибочно, без единого лишнего поворота находили искомое. Оказалось, чем сложнее был путь по лабиринту до заветной капли сиропа, тем дольше муравей объяснял коллегам, как найти приманку. Если же путь был длинный, но простой (скажем, на всех перекрестках лабиринта нужно было поворачивать только направо) муравьиный пересказ занимал совсем мало времени. Будто разведчик кратко бросал ребятам: «Все время направо...» Я зря употребил слово
«будто». Без всяких «будто» и «как бы»! Муравей действительно кратко сообщал им именно это - обобщенную информацию. Муравей не перечислял нудно: первый поворот направо, второй поворот направо, третий поворот направо... Нет, он именно обобщал информацию в своей крохотной головке и выдавал не полный путь, а алгоритм поиска1. «Да неужели муравьи могут обобщать, анализировать и делать выводы? - возмущенно спросят простые граждане и биологи, которые не занимаются муравьями. - Может, у них еще и абстрактные понятия есть?!..» Насчет абстрактных понятий не знаю, но осведомлен, что ученые-«Муравьеведы» не удивляются, узнавая о поразительных умственных способностях своих питомцев. Привыкли... И не только муравьи такие умные. У пчел существует сложнейший язык танцев, с помощью которого пчела-разведчик подробно описывает товаркам, куда лететь за обнаруженным нектаром. Частично язык пчел расшифрован. Например, если пчела-танцор описывает «восьмерку» восемь раз за минуту, значит, надо лететь прямо от улья три километра... 36 «восьмерок» означает, что корм находится в ста метрах от улья. Отдельными движениями задается азимут. Причем, что интересно, пчелы могут передавать не только стандартные сообщения, задающие направление полета и «прицельную дальность». Они могут толково описать то, с чем в природе вообще никогда не сталкиваются! И это по-настоящему поразительно. Ученые прятали корм в хитрых лабиринтных туннелях. Пчелы - не муравьи, они в природе по сложным траекториям не перемещаются, пчелы летают по прямой. Однако пчела-разведчик прекрасно справилась с заданием. Ее танец с описанием местоположения корма был на этот раз длиннее обычного и не похож на обычные пчелиные танцы. Тем не менее, смысл коллегами был уловлен верно, они полетели к лабиринту, влезли в него и быстро добрались до сахарного сиропа. Даже символ глупости - курица, и та обладает простейшей речью. Сигналы опасности у кур подразделяются по смыслам на «опасность далеко», «опасность близко», «опасность сверху», «опасность человек». У летучих мышей в речи порядка 20 устойчивых звуковых сочетаний (слов). У лошадей порядка 100 слов. У ворон - около 300. Дельфиний словарный запас - порядка 800 слов... Восемьсот слов - это огромный словарный запас! Бытовой актив многих людей - около тысячи слов. То есть дельфины имеют весьма развитую речевую культуру. У дельфинов и других китообразных есть даже песни с припевами, которые они распевают хором, раскладывают на голоса... Но об искусстве в мире животных мы уже писали и еще вернемся к нему, а сейчас все-таки о речи. Наши ближайшие родственники - обезьяны также обладают развитой речью и умением работать с символами. Группа американских и японских приматологов, исследовавшая обезьян в национальном парке Ломако, недавно обнаружила, что если шимпанзе разбиваются на группки и расходятся, то они оставляют друг другу «письменные» послания - воткнутые в землю палки, положенные на тропу ветки. Эти метки - знак сородичам, куда нужно идти, направление движения впереди идущей группы. Разумеется, метки эти чаще всего встречаются на развилках. Американские зоологи, изучавшие коммуникативную систему шимпанзе, проводили следующий опыт. Вожака на некоторое время забирали из клетки, показывали ему связку бананов, лежащую в кустах, после чего возвращали в клетку. Через некоторое время вся стая обезьян в вольере приходила в сильнейшее возбуждение и начинала рваться из клетки. В случае, когда удаленному на прогулку вожаку бананы не показывали, после его возвращения обезьяны вели себя спокойно. Зна- Вообще-то муравьи могут оставлять пахучие метки, своего рода «нить Ариадны», у них сильно развит язык Запахов. Правда у муравьев много родов и видов, и каждый вид имеет свои особенности .
чит, он поделился впечатлениями о бананах! Опыт усложнили. Выпускали в парк двух шимпанзе. При этом одной обезьяне показывали большой тайник с фруктами, а другой обезьяне - маленький. После чего обеих приматов возвращали в вольер, а через некоторое время всех обезьян выпускали в парк. И что вы думаете? Сначала вся стая мчалась к большому тайнику и только потом, опустошив его, бежала к маленькому. То есть обезьяны не только делились впечатлениями с сородичами, но и очень точно количественно описывали свои находки. Впрочем, к считающим животным мы с вами уже привыкли в предыдущих главках. Исследователи пошли дальше. Детенышу шимпанзе изучить родную речь невозможно, не живя с детства в стае. Поэтому, чтобы исследовать умственные способности приматов, ученые решили поступить так - с детства поселить детеныша обезьяны в человечью стаю. Пусть учит наш язык! Но поскольку гортань шимпанзе не приспособлена к произнесению человеческих звуков, шимпанзе Сару стали учить разговаривать при помощи карточек с рисунками. Причем на карточках были изображены не только конкретные предметы, но и весьма абстрактные понятия. Скажем, клали рисунки двух яблок, а между ними - карточку со знаком «равенства» . Так Сара узнала, что такое «одинаковое», а позже - что такое «разное» (значок перечеркнутого равенства между карточками с разными нарисованными предметами). Затем был введен знак вопроса. Он означал вопрос: «что?» или «какое?» Были введены такие понятия, как «форма», «размер», «цвет». После того, как обезьяна все это дело выучила, ее стали озадачивать. Кладут слева карточку с нарисованным ключом, правее знак «=», еще правее «?». Получается: «ключ одинаков с чем»? Обезьяна тут же находила в стопке карточек ключ и клала рядом. Ключ равен ключу! Затем пошли вопросы посложнее: «ключ не равен чему»? Сара хватала из стопки карточек первую попавшуюся, на которой было изображено все, что угодно, кроме ключа. «Что круглое?» - спрашивали обезьяну. Она доставала карточку с арбузом или мячиком. «А что маленькое?» - «Ключ!» Через некоторое время Сара научилась «писать» - она сама составляла фразы о том, что видела вокруг. «Мэри кладет яблоко поднос». «Мэри моет банан». Похоже, это доставляло ей удовольствие. Кажется, Сара была графоманом... Эту смышленую шимпанзе удалось обучить даже азам логики, введя карточки «если - тогда». Она понимала такие сложные фразы, как «если Мэри дает Саре кубик, Сара берет мячик» - когда экспериментаторша давала обезьяне кубик, шимпанзе безошибочно выбирала в куче игрушек мячик. «Если Мэри берет красную карточку, Сара моет банан». «Если Мэри берет синюю карточку, Сара кладет банан на желтый поднос». Сара все эти словесные конструкции отлично понимала. Всего ее словарный запас составлял 150 слов. Вдохновленные опытом коллег, ученые-зоологи из Невадского университета решили повторить этот опыт, чтобы научить шимпанзе Вошо говорить с помощью языка глухонемых. По условиям эксперимента никто из людей в присутствии Вошо не говорил вслух - все общались только знаками глухонемых. И через некоторое время с маленькой Вошо произошло то, что происходит с детьми человека в человечьей среде или обезьяньими детенышами в стае шимпанзе - Вошо заговорила. Первое слово, которое она «произнесла», было слово «цветок». На улице она показала на него пальцем и сделала жест, который у глухонемых обозначает цветок . Вторым словом стало «еще». Овладев им, Вошо больше с этого слова «не слезала» . Она просила «еще» бананов, конфет, погулять, поиграть... Третьим пришло слово «открой». Причем уровень абстракции у Вошо возрос необычайно . Сначала слово «открой» она употребляла только по отношению к дверям
своей клетки или холодильника. Потом неожиданно попросила «открыть» кран в кухне. Вскоре у экспериментаторов с шимпанзе уже шли простые диалоги. Поразительно, но Вошо усвоила и часто пользовалась такими словами, как «простите» и «пожалуйста». К концу жизни ее словарный запас достиг 175 слов. Вошо очень напоминала человечьих детей - когда она хотела настоять на своем, обезьянка прибегала к многочисленным повторениям: «Вошо хочет гулять, гулять , гулять, пожалуйста, гулять». Но самую настоящую сенсацию в научном мире произвело заявление Вошо, когда она увидела низколетящий самолет. Вошо дернула экспериментатора за полу халата и попросила: «Покатай меня на самолете!» Шимпанзе хоть и родственник человеку, но не столь близкий, как, скажем, горилла . Гориллы и орангутаны - настоящие человекообразные! Они, наверное, должны быть гораздо умнее шимпанзе? Точно! Аналогичный эксперимент, проведенный с гориллой Коко, увенчался еще большим успехом. Горилла выучила 645 слов, из которых 375 было у нее в активном словарном запасе. Не могу удержаться, чтобы не привести длинного, но удивительно интересного описания этого эксперимента, сделанного историком и писателем Александром Горбовским: «Если Коко нездоровилось, врачу не было нужды ломать голову, что с ней. Горилла сама отвечала на вопросы, где у нее болит. Что интересно, страдания других трогали ее не меньше, чем собственные. Заметив однажды лошадь, взнузданную и с уздечкой во рту, горилла пришла в сильное волнение и стала быстро складывать на пальцах знаки: - Лошадь печальна. - Лошадь печальна почему? - спросили ее. - Зубы болят, - сложила ответ Коко... Коко показали фото другой гориллы, которая вырывалась, когда ее пытались купать в ванной. Коко тут же вспомнила, что она и сама терпеть не может этой процедуры, и прокомментировала фотографию: - Там я тоже плачу. Исследователей уже не удивляла сама по себе осмысленность этой реакции, для них важно было свидетельство памяти гориллы на события. Через три дня после того, как Коко укусила как-то свою воспитательницу, та показала ей синяк на руке и спросила жестами: - Что ты сделала мне? - Укусила, жалею, - ответила Коко. - Почему укусила? - Рассердилась. - На что? - Не помню... Кстати, к Коко можно было обращаться и устно, она знала около сотни английских слов... Никто не учил ее составлять новые слова, когда оказывалось, что ей не хватает запаса... Коко не знала, как называется странное полосатое существо, которое она увидела в зоопарке. Но сразу сработала ассоциативная связь, и Коко сложила знаки: «белый тигр». Так она окрестила зебру, Коко не знала слово «маска», но, увидев ее, тут же составила: «шляпа на глаза». И уж конечно, никто не учил гориллу ругаться. Невероятно, но какие-то уничижительные, оскорбительные понятия существовали в ее сознании до и помимо человека... Когда воспитательница показала Коко плакат, на котором была изображена горилла, то по каким-то ей одной понятным причинам Коко пришла в негодование . - Ты птица! - показала она жестами экспериментаторше. - Я не птица, - несколько ошарашено возразила воспитательница. - Нет, ты птица, птица, птица!
Как выяснилось потом, в понимании гориллы «птица» была существом низшего порядка. Назвать человека птицей, очевидно, все равно, что в человеческом понимании обозвать его «собакой». В другом случае, когда воспитательница отчитывала Коко за разорванную куклу (как оказалось потом, не вполне справедливо), горилла ответила ей прямым ругательством : - Ты - грязный плохой туалет! Здесь любопытно то, что, оказывается, понятие справедливости и несправедливости существует и в животном мире. И там несправедливость вызывает обиду. «Кто она, личность или животное?» - спросил репортер, в течение нескольких дней наблюдавший гориллу. «А давайте у нее спросим!» - решили исследователи и перевели этот вопрос Коко: - Кто ты? - Я отличное животное - горилла! - ни на секунду не задумавшись, ответила Коко... Где-то в конце своего курса обучения Коко получила компаньона Майкла, с которым, по замыслу исследователей, они должны были составить счастливую пару. Когда Коко хотела, чтобы Майкл зашел к ней в гости, она начинала звать его Знаками, которым ее научили люди: «Приходи, Майкл, быстро. Коко хорошо объятия» . Коко и Майкл очень любили рисовать. Когда однажды Коко нарисовала фломастерами красно-желто-голубую картинку, она знаками объяснила экспериментатору, как называется ее полотно: «Птица». Причем Коко даже умудрилась объяснить, какую именно птицу нарисовала - сойку, которая жила в лаборатории. А друг Коко Майкл довольно точно нарисовал игрушечного динозавра. Он не только передал цветовую гамму игрушки (коричневое тело), но и нарисовал зеленые зубцы на спине динозавра - в точности, как у «натуры». Кстати... Люди учат животных своей «искусственной речи». Но и у самих людей в коммуникативном арсенале остались от дикого животного мира многочисленные бессловесные сигналы - хныканье, рев, смех, стон, крик, вой. И иногда мы используем не только свою высокоразвитую речь, но и эти животные звуки, жизнь ведь по-разному складывается. Причем используем их точно так же, как это делают другие звери. И у нас, и у них эти звуки обозначают одно и то же... Мы братья по крови. Язык + тяга к прекрасному = вербальное искусство В Атлантическом океане каждый год по определенному маршруту мигрируют киты. Подплывая к Багамским островам, они начинают петь хором. Концерты эти длятся несколько часов подряд и состоят из отдельных песен. С такта киты никогда не сбиваются. Как отмечают исследователи из Принстонского университета, одна песня состоит примерно из шести тем, которые, в свою очередь, состоят из нескольких музыкальных фраз. Песня всегда исполняется в строго определенной последовательности, куплеты местами никогда не меняются, как если бы это было некое законченное повествование с началом и концом. Каждая песня длится от пяти до тридцати минут. Последние, наверное, просто баллады. В песнях китов обнаружены повторяющиеся куски «текста» (припевы) и рифмопо- добные созвучия (поскольку звуковой диапазон воспроизводимый китами, несколько отличается от воспринимаемого человеческим ухом, рифмы осторожно были названы «рифмоподобными созвучиями»). Сравнив песни китов за двадцать лет, выяснили, что год от года репертуар китов немного меняется. Поскольку язык китов еще не расшифрован, сложно ска-
зать, что в тексте песен меняется. А что вообще в жизни китов меняется? Кажется, что ничего, никаких особых событий в их жизни не происходит. Разве что умирают и рождаются новые особи. Возможно, часть песен как-то отслеживает и поминает умерших и приветствует родившихся? Быть может, то, что киты начинают свои песнопения вблизи земли, говорите том, что поют они о своей далекой прародине-суше? Ведь предки этих животных когда-то жили на суше. Смелое предположение. Не только атлантические, но и тихоокеанские киты поют во время миграций. Только они начинают петь, проплывая мимо Гавайских островов. В их песнях тоже есть куплеты и припевы. Ученые с интересом относятся к песням животных. Французские исследователи Записывали в зоопарке Франкфурта-на-Майне песни гиббонов. Там две пары гиббонов часто пели квартетом. Начинали петь самки, потом песню подхватывали самцы. Французы обнаружили в гиббонских песнях отдельные повторяющиеся куплеты. Дикари в примитивных племенах тоже умеют петь и исполнять ритуальные танцы. Их танцы поразительно напоминают песни и танцы обезьян. Что, как вы понимаете, ничуть не удивительно. Люди так же любят петь хором, как шимпанзе. Вообще, самцы и самки нашего вида, приняв небольшую дозу алкоголя, любят издавать ритмичные протяжные Звуки. Как гиббоны на вечерней зорьке. Истоки морали и солидарности Некоторые граждане полагают, что мораль есть то, что кардинально отличает человека от прочих животных. Это ошибка. Я уже писал о природных ограничителях агрессии, «зашитых в BIOS» у хищников. Но помимо морали (запрет на действие) в животном мире нередко встречается и взаимопомощь, сочувствие (побуждение к солидарному действию), дружба (несексуальная симпатическая привязанность). Ярким примером дружбы между животными является привязанность льва к собачке в известном рассказе Толстого. Впрочем, Толстой мог и соврать. Посмотрим тогда на данные науки. Вообще, взаимовыручка у животных хорошо известна этологам, и даже получила название популяциоцентрического инстинкта. То есть инстинкта, направленного на поддержание вида в целом, иногда даже в ущерб отдельной особи. Иногда этот инстинкт, желание помочь попавшему в беду действует даже вне рамок одного вида. Газета «Известия» в середине 70-х годов прошлого века описывала следующий случай. На Волге чайки носились над водой и ловили рыбу. Долго смотревшая на них ворона решила попробовать тоже поймать рыбку. Однако, как механизм, к подобным экзерсисам не приспособленный, была захлестнута волной , намочила перья и стала тонуть. Душераздирающее зрелище. Чайки, болтающиеся вокруг, тут же перестали ловить рыбу и бросились вороне на помощь. Они предпринимали одну попытку за другой - подныривали под ворону, стараясь вытолкнуть на поверхность. Наконец одной из них удалось удачно поддеть ворону, и та тяжело взлетела над водой, роняя капли. Аналогичный случай наблюдался на Дунае - чайки спасали ворону, которая, стукнувшись о препятствие, рухнула в воду. Спасли. А уж о дельфинах, спасающих людей, сложены легенды. Даже не стану их приводить . Известно, что сурки никогда не бросают своих в беде, они стремятся затащить раненых в нору, порой рискуя собственными жизнями. Стараются помочь своим дельфины, слоны и обезьяны. Слоны поддерживают с двух сторон ослабевших или больных сородичей. Обезьяны тащат своих раненых, убегая от хищника... Так что истоки военного героизма человека лежат именно в этой, чисто природной области . Так же, как и истоки его альтруизма.
Иногда верующие люди спрашивают атеистов: что заставит человека делать добро другим людям, если не небесные кары? Кроме палки, боговеры других стимулов представить себе не могут. Да вот то самое и заставит!.. Эмпатия. Проявление популяциоцентрического инстинкта на уровне личностной психологии называют эм- патией. Эмпатия - это способность к сопереживанию, сочувствию. Природой заложенное свойство. Как и всякие прочие свойства, способность к сопереживанию подчиняется закону нормального распределения. То есть примерно треть популяции очень эмпатич- на, треть неэмпатична (жестока), а треть - так себе. Это очень хорошо продемонстрировал эксперимент с крысами. Чтобы получить пищу, крысе нужно нажать на рычаг. Но при этом нажатие на рычаг причиняет другой крысе сильную боль. Крыса, нажимающая рычаг, видит, как другая крыса при этом пищит и корчится от боли. Как только крысы улавливают эту взаимосвязь, треть из них тут же перестает добывать пищу ценой страданий своих сородичей. Еще треть перестает жать на рычаг только после того, как сами побывали в роли жертвы, ощутили, так сказать, всю меру страданий на своей шкуре, прониклись. То есть две трети крыс были готовы терпеть голод, лишь бы не причинять боли сородичам. И только треть оставшихся крыс продолжала, как ни в чем не бывало жать рычаг, не обращая внимания на страдания других. Это были не эмпатичные, жестокие крысы. Эмпатия нужна виду для выживания. Точно так же, как и жестокость. Потому что иногда бывают ситуации, когда необходимо быть жестоким! Скажем, полководец вынужден жертвовать частью своих сородичей, чтобы сохранить социальный организм в конкурентной борьбе. Природа поддерживает необходимый баланс эмпа- тичных и жестоких особей одного вида. Эмпатия - природное свойство стайных животных. Эмпатия - это неравнодушие к сородичам, на котором зиждется дружба и личные связи между высшими животными. То, что скрепляет стаю, не дает ей распасться на отдельные особи. Потому что совместно, коллективом выжить легче. Если бы это было не так, эволюция не закрепила бы коллективистское поведение. А раз скопом выживать (охотиться, защищаться) легче, значит, нужны нефизические, дистанционные (духовные, психологические) связи между особями - чтобы не разбежались друг от друга. Приматы, например, очень эмпатичны. Один из американских экспериментаторов никак не мог заставить обезьяну слезть с дерева. Тогда он сделал вид, что сильно ушиб руку. Обезьяна тут же слезла вниз и начала сочувствовать, поглаживать по руке. Известен случай, когда шимпанзе зубами осторожно извлекла занозу у своего дрессировщика. Но, как известно, достоинства - продолжение недостатков. И наоборот. Эмпатия, сильное сопереживание по отношению к своим оборачивается жестокостью по отношению к чужим, которые на этих самых «своих» могут покушаться. Это естественное реагирование, которое приводит к конкуренции двух социальных организмов . Таким образом биологическая борьба за выживание выходит на новый уровень - социальный. Мы знаем, что такое конкуренция социальных систем в человеческом обществе - война. Впрочем, межплеменные... простите, межстадные войны существуют и у шимпанзе. Патрульные шимпанзе в стаде, обходя свои владения по границе территории обитания, безжалостно убивают и избивают забредших обезьян из другой стаи. Иногда молодые самцы собираются в банды и после плясок у воткнутого в землю шеста совершают жестокий набег на соседнюю территорию. Грабя и убивая... простите, оговорился... грабить, пока нет экономики, нечего... просто убивая. В этих набегах обезьяны часто используют орудия убийства - палки и камни. Истоки юмора Некоторые граждане полагают, что чувство юмора есть то, что кардинально от-
личает человека от прочих животных. Это ошибка. Вообще-то чувство юмора хорошо коррелирует с интеллектом. Чем более развитый мозг имеет вид, тем больше он склонен к юмору. Среди птиц наиболее интеллектуальные - вороны. Они очень любят пошутить, подразнить кошку или собаку. Я был свидетелем, как ворона прикалывалась над женщиной - пролетая над ней, она каждый раз задевала шляпу, пугая несчастную самку человека. Один из натуралистов описывал, как над ним подшутил поморник. Неслышно «подкрался» сзади на бреющем полете, ущипнул за ухо и, хохоча, улетел. Возле острова Мэн одно время ошивался веселый дельфин, который очень любил играть с детьми в мяч. Этого проказника все знали, ему даже дали имя - До- налд. Однажды яхтсмены спустили с борта яхты лодку и поплыли на ней к берегу. Доналд ухватил свисающий с носа яхты канат и начал буксировать яхту в открытое море. Люди это заметили, развернули лодку и еле догнали яхту на веслах. Доналд бросил канат и очень смеялся, наполовину высунувшись из воды. Дельфины, как и обезьяны, вообще очень эмоциональные животные. Смешливые и озорные. Ничего удивительного в дельфиньем юморе нет. Дельфина, для того чтобы получить рыбу, дрессировщики приучают на две секунды нажать рычаг, отпустить рычаг на пять секунд и затем снова нажать и держать три секунды... И было бы странно, если бы животное, которое можно научить таким сложным заданиям, не обладало чувством юмора. Истоки экономики Некоторые граждане полагают, что деньги - зло. Предлагаю таким гражданам сдать мне все свое зло как можно скорее... Данные граждане полагают, что деньги, экономика развратили и погубили человеческую наивную и чистую душу. Они думают, что деньги испортили нас. То есть, что экономика дурно повлияла на человека. Это ошибка. На самом деле все наоборот. Наша животность повлияла на экономику! Другими словами, мировая экономика такова именно потому, что ее лицо сформировала наша животность, наши естественные животные реакции. Не деньги испортили нас. Мы испортили деньги... Американские этологи провели эксперимент по введению экономики в стае обезьян. Они придумали в вольере «работу» и «универсальный эквивалент» - деньги. Работа состояла в том, чтобы дергать рычаг с усилием в восемь килограммов . Это немало для некрупных шимпанзе. Это для них настоящий неприятный труд. Зато за каждый качок рычага обезьяне давали ветку винограда. Как только приматы усвоили простое правило «работа = вознаграждение», экспериментаторы тут же ввели промежуточный агент - разноцветные пластмассовые кружочки. Теперь вместо винограда шимпанзе получали жетоны разного номинала. За белый жетон можно было купить у людей одну ветку винограда, за синий - две, за красный - стакан газировки и так далее. Вскоре обезьянье общество расслоилось. В нем возникли те же самые психотипы, что и в человеческой стае. Появились трудоголики и лодыри, бандиты и накопители. Одна обезьяна умудрилась за десять минут поднять рычаг 185 раз! Так денег хотелось заработать. Кто-то из шимпанзе предпочитал не работать, а отнимать у других. Но главное, что отметили экспериментаторы, у обезьян проявились те черты характера, которые ранее не были заметны - жадность, жестокость и ярость в отстаивании своих денег, подозрительность друг к другу. В СССР тоже проводились подобные опыты. И социалистические обезьяны оказались такими же несознательными, как их капиталистические родственники. В советском варианте за шестиугольный жетон можно было купить у экспериментаторов
игрушку. Но обезьяны быстро научились использовать деньги не только в отношениях с экспериментаторами, но и друг с другом. Обезьяны, которым хотелось поиграть, покупали у своих товарок за шестиугольный жетончик игрушку. Они менялись друг с другом - жетоны на орехи, конфеты на игрушки... Товар - деньги - товар. Обычаи В углу клетки висит приманка. Но брать ее нельзя. Если какая-то обезьяна берет приманку, всех обезьян в вольере окатывают холодной водой из брандспойта . Это очень неприятно, обезьяны не любят подобных вещей. Вскоре все обезьяны в вольере усваивают это нехитрое правило, и в дальний угол за приманкой больше никто не ходит. Затем часть обезьян в клетке меняют. И когда новички пытаются снять злополучный банан, к ним тут же подлетают старожилы и оттаскивают от банана. Те понимают, что пищу в дальнем углу брать нельзя. Затем экспериментаторы перестают лить воду - просто потому, что никто на провокационную приманку уже не покушается. И после этого люди заменяют вторую часть стаи, старожилов - всех, кто помнил и на себе испытывал леденящий душ из-за нарушения табу. Теперь старожилами становились уже бывшие новички - те, кто знал, что снимать приманку нельзя, но на себе душ не испытывал. И уже они начали учить новичков, когда тем хотелось сорвать запретный плод. Через несколько замен в вольере сменилось уже несколько «поколений» обезьян. И каждый раз старожилы учат вновь прибывших правилам поведения. Уже давно никого не обливают водой, уже трудно «объяснить», почему в том углу нельзя брать приманку, уже никто из живущих не знает первых обезьян, которых действительно обливали. Почему же из поколения в поколение вновь и вновь транслируется пустое табу? Ответ: «Здесь так принято». Обычай есть то, что с течением времени давно потеряло практический смысл (или никогда его не имело), но, тем не менее, упорно транслируется из поколения в поколение, как «пустой знак». Обычай - это общественный предрассудок. Популярная привычка. Не в обычае в присутственных местах употреблять определенную лексику (мат). В некоторые официальные учреждения даже в жару не пускают в шортах, а по улицам нельзя ходить голыми. Порнографию принято прятать от детей (хотя, в отличие, скажем, от водки, никакого реального вреда она принести не может). В театр и на вечер принято надевать специальную одежду - вечерние платья. Государственный чиновник и офис-менеджер должны в рабочее время носить на шее особым образом подвязанный кусок тканой ленты, который не согревает и не служит для гигиенических целей, как прочая одежда, а является чистым символом. Символом серьезности окружения и вида деятельности... Оглянувшись вокруг, вы сами сможете найти десятки мелких и средних пустых обычаев и общественных привычек. Пустые обычаи нарастают, накапливаются в обществе, словно ракушки на днище корабля, потом «нижние слои» отмирают. Раньше было в обычае (и прямо предписывалось этикетом) вставать, когда в помещение входит женщина. Сегодня этот социальный предрассудок практически растворился в потоке жизни. Вредны ли обычаи для общества или просто бесполезны? Морские желуди, нарастающие на корабельном днище, на 40% увеличивают расход топлива (или настолько же замедляют движение корабля при прежнем расходе). Примерно так же действуют социальные пережитки. Их тормозящий эффект вызывается тем, что общество тратит свои внутренние психические и экономические ресурсы на поддержание этих ненужных социальных пережитков. В людских головах пишутся лишние, порой силь-
но мешающие жить программы, которые психологи называют комплексами. Причем, что любопытно, на нарушение чисто внешних норм приличий общество часто реагирует гораздо болезненнее, чем на настоящие разрушительные события. Общество привыкло к убийствам. Убийством никого не удивишь. Но стоит толпе молодых художников-концептуалистов безвредно нарушить бессмысленное табу - пройти по улицам голыми, как общественное мнение задохнется от возмущения: какое падение морали! куда катится мир! совсем уже дошли!.. Обычаи - как Бог - внешний дисциплинирующий фактор. Но по мере эволюции сложных систем в них происходит децентрализация управления. Это один из законов кибернетики, который касается и социальных систем. Все меньше общество решает за индивида, как ему жить, что носить (или не носить) и как себя вести, и все больше он сам - в соответствии со своей личной моделью мира. Главное только в том, чтобы поведение индивида не разрушало минимально необходимые социальные связи. То есть социальная система должна быть максимально гибкой, но при этом не должна распадаться, терять структуры. Общество не должно расползаться, как медуза на солнце. Баланс между жесткостью системы и ее гибкостью - вечный вопрос эволюции. Чем жестче, энергичнее, активнее, опаснее окружающая среда, тем жестче должны быть связи внутри системы, чтобы сохранить свою выделенность от среды. Такие системы, как, например, кристаллы, очень прочны, но мертвы. Они не развиваются. Зато их и «убить» трудно. А живые системы легко убить, но зато они адаптивны - могут развиваться. Современная цивилизация, построив себе достаточно комфортную среду обитания, овладев огромным энергетическим потенциалом (достаточным для многократного самоубийства всей земной цивилизации), должна быть адаптивнее самой себя вчерашней, то есть внутреннее гораздо терпимее, спокойнее, чем в недавнем даже прошлом. А это означает полное перетряхивание груза старых традиций и представлений. Перетряхивание представлений о приличиях. О морали. О нравственности . Об этике и эстетике. О целях и смыслах. Об обычаях... И если цивилизация не сможет вытрясти пыльный ковер старых догм, она просто убьет самое себя - отравится ядом собственных традиций и устаревших представлений. (ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ)
В НАЧАЛЕ Айзек Азимов Введение Библия - самая читаемая книга из всех существующих на земле. Даже сегодня миллионы людей во всем мире считают само собой разумеющимся, что она являет собой вдохновенное слово божье, что она истинна до последней запятой и что в ней нет ошибок и противоречий, кроме тех, которые могли возникнуть при переписывании или переводе. Вне всякого сомнения, множество людей даже не осознает, что Библия короля Якова - та, с которой лучше всего знакомы англоязычные протестанты, - это, в сущности, перевод, и, таким образом, они искренне верят, что каждое слово ее вдохновлено свыше и непогрешимо. Степенно развивавшемуся научному знанию всегда приходилось бороться против этой неуступчивой и неколебимой веры. К примеру, практически все биологи считают биологическую эволюцию явлением природы. Может быть, немало споров - они идут постоянно - по поводу механизма
эволюции, но никто не оспаривает самого факта. Точно так же мы, иногда не вполне разбираясь в автомобильном двигателе, тем не менее, уверены, что, если машина в порядке, она обязательно двинется с места, как только мы повернем ключ зажигания и нажмем на газ. Тем не менее, миллионы людей всеми силами противятся самой идее биологической эволюции, притом, что они знают очень мало или вовсе ничего не знают о доказательствах в пользу оной, как и о содержащемся в ней рациональном зерне. Для них достаточно, что Библия утверждает: было так-то и так-то. И точка. Хорошо, но тогда что же говорит Библия и что - наука? В чем они сходятся, если сходятся вообще? И в чем нет? Об этом книга. Она ничего не оспаривает и ничего не пытается доказать. Она не вступает ни в какую полемику. Попытаемся просто строка за строкой, даже слово за словом разобрать стихи Библии, рассмотреть их содержание и значение и сравнить с научными взглядами, которые имеют отношение к тому или иному отрывку. Предметом рассмотрения служит отнюдь не вся Библия. Ибо главная арена споров лежит в самом начале Писания - это первые одиннадцать глав книги Бытие. В целом Библия - это жизнеописание легендарного Аврама (ближе к старости его стали называть Авраамом) и его потомков; однако, в первых одиннадцати главах книги Бытие содержится краткий обзор более ранних событий - от сотворения Вселенной до рождения Аврама примерно в 2000 году до рождества Христова . Как утверждают те, кто изучал Библию особенно тщательно, представление об этом периоде первобытной истории базируется на двух документах: "J-документе и Р-документе. (В русской литературе - «Яхвист» и «Жреческий кодекс» соответственно . Далее приняты эти обозначения.) «Яхвист» - более древний и содержит легенды, имевшие хождение среди людей, населявших Израиль и Иудею. Тексты, возможно, были записаны и обрели тот вид, в котором дошли до нас, ранее 700 года до нашей эры, когда Ассирия, располагавшаяся в междуречье Тигра и Евфрата, была самым могущественным царством Западной Азии. Задолго до того, как оно достигло могущества, культура Двуречья уже занимала доминирующее положение в Западной Азии (она восходит еще к 3400 году до нашей эры, когда жившие там шумеры изобрели письменность). Легенды шумеров, их воззрения на сотворение Вселенной и раннюю историю Земли распространились среди всех окружающих народов, оказав на них сильнейшее влияние, подобно тому, как сегодня распространились повсюду западные теории о происхождении Вселенной и ранней истории Земли. «Жреческий кодекс» - более позднего происхождения, он был составлен в те времена, когда народ Иудеи (евреи) находился в вавилонском плену (VI век до нашей эры) . В ту пору доминирующими племенами данного региона были халдеи, столицей им служил Вавилон, таким образом, «Жреческий кодекс» обобщил халдейские, или вавилонские, воззрения на космическую историю. За ними, в свою очередь, стояла мысль почти трех тысячелетий, восходившая к шумерам. Оба документа были с почтительностью соединены в один труд, причем редакторы особенно заботились о том, чтобы нанести как можно меньший урон обоим источникам. Первые одиннадцать глав книги Бытие обрели современный вид к тому времени, когда евреи вернулись в Иерусалим после вавилонского плена. Влияние культуры Двуречья заметно во всех этих главах, шумер- ско-ассирийско-вавилонская нить видна совершенно отчетливо. В этом нет ничего плохого. Люди, населявшие в ту пору Двуречье, были самым развитым народом земного шара. Они ближе всех подошли к тому, что мы ныне называем наукой, опередив все прочие цивилизации - египетскую, индийскую, китайскую, критскую, и держали первенство в течение трех тысяч лет - с изобретения письменности до
того времени, когда Библия обрела современный вид. Более того, авторы и редакторы Библии были вдумчивыми людьми. Они критически заимствовали данные из различных источников, отбирая то, что считали правильным, и отбрасывая то, что казалось нелепым или малопоучительным. Они трудились в поте лица, стремясь создать нечто в высшей степени разумное и полезное, и замечательно в том преуспели. В мире, предшествовавшем открытиям современной науки, не существовало столь рациональной и воодушевляющей версии первобытной истории. Однако человечество движется вперед. Каждое последующее поколение больше узнает, чем предыдущее, и делает свои выводы. Если в предложенной книгой Бытие версии первобытной истории недостает истины - с точки зрения современной науки, то виноваты ни в коем случае не авторы Библии: они выжали все, что могли, из доступного им материала. Дать им все, что мы знаем сегодня, и можно не сомневаться - они написали бы всю историю совершенно по-другому. Теперь, когда все необходимые предуведомления сделаны, перейдем к самой книге Бытие и начнем перелистывать ее страница за страницей. Первая книга Моисея, именуемая книгой Бытие Глава 1 1. Традиция приписывает авторство первых пяти книг Моисею. Судя по тому, что сообщают книги Библии - со второй по пятую включительно, - этот народный герой освободил израильтян от рабства фараона. Современные ученые считают, что это, по меньшей мере, безосновательно - первые книги не могут быть творением одного человека, тем более Моисея. Скорее всего, они представляют собой тщательно составленную компиляцию материала, собранного из различных источников . Однако надо заметить, что теория множественного авторства Библии родилась только в XIX столетии. Когда в 1611 году английский король Яков I поручил 52 ученым создать английский перевод Библии для нужд англоязычных протестантов, никто не ставил под сомнение традицию, провозглашавшую Моисея автором Пятикнижия. Это и есть Авторизованный перевод (то есть авторизованный королем - в его ипостаси главы англиканской церкви). Обычно ее кратко называют Библией короля Якова. Именно ее я использую при написании этой книги, поскольку даже сегодня она остается главной Библией практически для всех людей, говорящих на английском языке. Разумеется, с тех пор появились более совершенные переводы, но ни один не может сравниться с ней в поэтичности. В Библии короля Якова начальная книга Писания именуется Первой книгой Моисея . 2. Первая книга Моисея, написанная в оригинале по-еврейски, начинается со слова «берешит». В библейские времена книгу часто называли по первому слову или первым словам. (Папские буллы по сей день получают название по двум начальным латинским словам.) Таким образом, еврейское название Первой книги Моисея - «Берешит» («В начале») . Поскольку Первая книга Моисея начинается с рассказа о сотворении Вселенной, то нельзя не признать, что слово выбрано очень удачно. (Вы уже заметили, что и я использовал это выражение как заглавие для книги, которую вы держите в руках.) Впервые Ветхий завет был переведен на другой язык - им оказался греческий - в третьем столетии до нашей эры. В греческом варианте Библии еврейская тради-
ция использовать начальные слова в качестве заглавий была нарушена, и в ход пошли описательные заглавия. Первая книга Моисея получила название «Генезис» (в церковнославянской традиции - Бытие), в переводе с греческого - «происхождение» . 3. В ранних списках Библии не было принято делить книги на главы и отдельные стихи. Существующая ныне система глав и стихов впервые появилась в английской Библии в 1560 году. Деление не всегда логично, но от него уже поздно отказываться, тем более что-либо менять: за четыре века оно осело в ссылках, комментариях, алфавитных указателях, и перечеркнуть полезность этой справочной литературы не дано никому. 1. В начале сотворил Бог небо и землю. 4. Самая первая фраза Библии утверждает, что у всего сущего когда-то было начало. Почему бы и нет? Вполне естественно - все известные нам объекты имели свое начало. И вы и я когда-то родились, а до этого мы не существовали, по крайней мере, в том виде, как сейчас. Повседневные наблюдения подтверждают справедливость этого в отношении всех прочих человеческих особей и всех растений и животных - словом, всего живого. Более того, многие предметы, что нас окружают, - это творения человеческих рук, и до того, как все они обрели свою форму, их тоже как бы не было или они были в какой-то иной форме. Если у всего живого и у рукотворного было начало, напрашивается мысль о том, что это правило могло бы иметь универсальный характер. И у вещей, которые ни «живыми», ни «рукотворными» не назовешь, тоже могло бы быть начало. Во всяком случае, все примитивные попытки вникнуть в суть Вселенной начинаются с объяснения того, как она началась. Это кажется настолько естественным, что, пожалуй, и в древности вряд ли кому могло прийти в голову поставить под сомнение концепцию начала - при том, что по поводу деталей бушевали изрядные споры. Да и с научной точки зрения начало имело место не только у Земли, но и у всей Вселенной. Не значит ли это, будто Библия и наука пришли к согласию в этом вопросе? Да, пришли, но согласие это непринципиальное. Между библейским утверждением о начале всего сущего и научной точкой зрения на начало Вселенной - огромная дистанция. Постараюсь объяснить, в чем тут дело, поскольку эта дистанция выявляет все последующие точки соприкосновения между библейскими и научными воззрениями, а также, если на то пошло, и все последующие точки несоприкосновения . Библейские утверждения покоятся на авторитете. Коль скоро они воспринимаются как вдохновенное слово божье, всякие доводы здесь прекращаются. Для разногласий просто нет места. Библейское утверждение окончательно и абсолютно на все времена. Ученый, напротив, связан обязательствами не принимать на веру ничего, что не было бы подкреплено приемлемыми доказательствами. Даже если существо вопроса кажется на первый взгляд очевидным, лучше все-таки - с доказательствами... Доказательство считается приемлемым, если оно наблюдаемо и измеримо, причем в такой мере, что субъективное мнение исследователя сведено к минимуму. Иными словами, другие ученые, повторяющие наблюдения и измерения другими инструментами в другое время и в других местах, должны прийти к точно такому же заключению. Более того, выводы из наблюдений и изменений должны подчиняться определенным правилам логики и законам здравого смысла.
Подобное доказательство именуется научным. В идеале оно должно быть «принудительным». То есть люди, изучающие наблюдения и измерения, а также выводы, которые сделаны на их основе, должны чувствовать принудительную необходимость согласиться с выводами, даже если поначалу они испытывали сильное сомнение в существе вопроса. Мне могут, конечно, возразить, что научное обоснование - вовсе не единственный путь к истине. Откровение, интуитивное постижение, ослепительное прозрение и бесспорный авторитет - все они ведут к истине более прямым и более надежным путем. Так-то оно так, но ни один из этих «альтернативных» путей к истине не «принуждает». Внутреннюю убежденность трудно передать другому, просто воскликнув: «Но я же уверен в этом!» - сомнения собеседника при этом вряд ли развеются. Каким бы ни был авторитет Библии, никогда в истории человечества его не признавало безусловное большинство. И даже среди признававших бытовало множество самых различных и исступленных толкований - буквально по каждому пункту. Чтобы какое-либо одно толкование вытеснило все остальные, такое не наблюдалось ни разу. Различия в интерпретациях Библии были столь велики, а возможность того, чтобы какая-то одна группа толкователей возобладает над всеми остальными, столь мала, что очень часто приходилось прибегать к насилию. Не нужно далеко ходить за примерами - достаточно вспомнить религиозные войны в Европе или сожжения еретиков. На долю науки тоже выпало немало споров, диспутов, жаркой полемики. Ученые - те же люди, и научные идеалы (равно как и все прочие) редко достижимы на практике. Лишь в результате неисчислимого количества споров, диспутов и дискуссий та или иная сторона брала верх, и только после этого общее мнение ученого мира - принужденное доказательствами - склонялось в требуемую сторону. Тем не менее, наука стоит на том, что в любой момент допускает возникновение новых, более убедительных доводов, выявление скрытых ошибок и ложных допущений, обнажение неожиданных дефектов. И то, что еще вчера было «твердым» выводом, вдруг переворачивается и превращается в еще более глубокое и более точное умозаключение. Итак, библейское утверждение, будто земля и небо когда-то имели начало, авторитетно и абсолютно, но не обладает принудительной силой. Научное утверждение, будто земля и небо имели начало, обладает ею, но вовсе не авторитетно и не абсолютно. Здесь таится глубочайшее расхождение позиций, которое куда более важно, чем внешнее сходство словесных формулировок. Но и это сходство исчезнет, как только мы зададим следующий вопрос. Предположим, к примеру, что мы приняли как данность факт существования начала. Тогда вопрос: когда оно имело место? Библия не дает нам прямого ответа. В сущности, во всех ее книгах не найдешь ни единой датировки событий - там не содержится ничего такого, что помогло бы нам привязать эти события к конкретным временным вехам в рамках используемой нами хронологической системы. Тем не менее, вопрос о том, когда произошел акт творения, всегда вызывал любопытство. Различные толкователи Библии прилагали недюжинные усилия, чтобы вычислить эту дату - в качестве косвенных доказательств привлекались разнообразные утверждения, содержащиеся в Писании, - но так и не пришли к единому мнению. Например, среди еврейских толкователей Библии принято считать датой творения 7 октября 3761 года до рождества Христова. С другой стороны, Джеймс Ашшер, англиканский архиепископ округа Арма в Ирландии, в 1654 году пришел к выводу, что акт творения имел место в 9 часов утра 23 октября 4004 года до рождества Христова (расчеты Ашшера, сделанные именно для этой даты, и датировки прочих событий обычно приводятся в постраничных заголовках Библии коро-
ля Якова) . Иные относят эту дату творения еще дальше - в 5509 год до нашей эры. У науки есть весомые доказательства того, что Земля - и вся Солнечная система вообще - возникла около 4,6 миллиарда лет назад. А Вселенная в целом родилась, по-видимому, около пятнадцати миллиардов лет назад. Таким образом, возраст Земли - «по науке» - примерно в 600 тысяч раз превышает возраст, вычисленный по Библии, а возраст Вселенной, как минимум, в два миллиона раз. Ясно, что внешнее сходство позиций Библии и науки, утверждающих факт начала , ровно ни о чем не говорит. 5. Первое деяние бога, зафиксированное в Библии, - это сотворение Вселенной. Но поскольку бог вечен, этому акту предшествовал бесконечно длинный период времени. Чем же господь занимался в течение этого бесконечно длинного периода? Рассказывают, что, когда сей вопрос Задали святому Августину, он взревел: «Создавал ад для тех, кто задает подобные вопросы!» Давайте отвлечемся от святого Августина (если, конечно, осмелимся) и задумаемся. Например, бог мог потратить это время на создание бесконечной иерархии ангелов. Для этой цели он мог сотворить одну за другой бесконечное количество вселенных, каждая - со своей собственной программой, и тогда наша Вселенная явилась бы просто заурядным звеном в цепи, за которым последует столь же бесконечная вереница последующих звеньев. Или, возможно, бог вовсе ничего не делал, вплоть до самого момента творения - лишь беседовал со своим беспредельным "я". Впрочем, все без исключения ответы лежат в области домыслов, поскольку никаких доказательств той или иной точки зрения не существует. Нет ни научных доказательств, ни библейских свидетельств. Но переключимся на мир науки и спросим себя: какой облик имела Вселенная перед тем, как обрела современный вид, примерно 15 миллиардов лет назад? Есть несколько воззрений на этот счет. Возможно, Вселенная целую вечность существовала в виде чрезвычайно рассеянного состояния материи и энергии, которые очень медленно сгустились в крохотный плотный объект, «космическое яйцо», затем произошел взрыв и образовалась та Вселенная, которую мы имеем сейчас. Такая Вселенная будет вечно расширяться и, в конце концов, снова обретет вид бесконечно рассеянных материи и энергии. Есть иная точка зрения. Возможно, Вселенная представляет собой череду расширений и сжатий - бесконечную серию «космических яиц», каждое из которых, взрываясь, рождает Вселенную. Наша нынешняя Вселенная - лишь рядовое звено в бесконечной цепи. Наука пока не нашла способа заглянуть во времена, предшествовавшие тому моменту, когда «космическое яйцо» взорвалось, чтобы образовать нашу Вселенную. И Библия, и наука бессильны сказать что-либо определенное о том, что происходило до начала. Впрочем, есть разница. Библия никогда не расскажет нам этого. Она достигла своего конечного состояния и попросту не может ничего сказать по интересующему нас предмету. Наука же постоянно развивается, и вполне может наступить время, когда она будет в состоянии прояснить те вопросы, которые сегодня остаются без ответа. 6. Бог сразу же вводится, как движущая сила Вселенной Его существование полагается в Библии само собой разумеющимся. И действительно, возникает соблазн покориться этой «самоочевидности». Давайте рассудим: все живые организмы появляются на свет в результате жизнедеятельности родительских живых организмов; если же у всего сущего было начало - а на этом сходятся и Библия, и наука, - то каким образом тогда появи-
лись на свет первые живые организмы? Если начало действительно было, откуда взялись суша и море, горы и долины, небо и земля, одним словом, естественная природа? Все искусственные объекты были сотворены человеческим родом, - а природные кем? Обычно эту мысль облекают в следующую форму: «Часы предполагают наличие часовщика» . Поскольку невозможно себе представить, чтобы часы появились на свет самопроизвольно, значит, их кто-то должен был сделать. А как быть со Вселенной - предметом куда более сложным?! В древности связь между явлениями по аналогии была еще более жесткой. Поскольку человеческие особи, выдыхая воздух, способны производить слабый ветерок , идущий из ноздрей и рта, значит, по аналогии, в природе ветер производит тоже какая-то очень могущественная особь и тоже выпуская воздух через ноздри и рот. Если колесница - распространенное средство передвижения по суше, то и сверкающая колесница над головой - это транспортное средство, с помощью которого солнце передвигается по небу. В мифах любое природное явление соотносилось с неким человекоподобным существом, которое отправляло свои функции аналогично тому, как их отправляют люди. Таким образом, в природе ничто не могло происходить самопроизвольно. Зачастую дело преподносилось таким образом, будто эти мириады специализированных божеств то и дело ссорятся друг с другом, производя во Вселенной беспорядки. По мере углубления знаний о мире крепла тенденция свести сонм богов к одному-единственному божеству, которое несло бы ответственность за все на свете, управляло бы человечеством, Землей и вообще Вселенной и соединяло бы все сущее в единое гармоническое целое, направляя его к некой определенной цели. Вот такую сложную картину единобожия и рисует Библия - бог в ней, кстати, постоянно вникает во все мелочи им сотворенного мира. Но даже в рамках монотеистической религии народная мысль изобретает мириады ангелов и святых, наделенных специализированными функциями: таким образом, определенная форма политеизма (при единственном высшем монархе) продолжает все же существовать. Между тем за последние четыре столетия ученые построили альтернативную модель Вселенной. Солнце не движется по небу - его видимое перемещение вызвано вращением Земли. Ветер вовсе не рождают гигантские легкие - его существование объясняется спонтанным перемещением воздуха, неравномерно прогретого Солнцем. Другими словами, солнце, движущееся по небосводу, не подразумевает наличие колесницы, а ветер не подразумевает наличие извергающего воздух рта. Картина естественного порядка, царящего на Земле и во Вселенной, создавалась буквально по кусочкам, и ученым становилось ясно, что порядок этот сложился самопроизвольно и непреднамеренно, но вместе с тем на него наложены определенные ограничения, именуемые законами природы. Чем дальше, тем с большим упорством ученые отказываются признавать, что в работу законов природы когда-либо могла вмешаться некая сила, которую можно было бы определить как чудо. Безусловно, такое вмешательство никогда не наблюдалось, и сведения о подобном воздействии, якобы имевшем место в прошлом, все активнее ставились под сомнение. Короче говоря, с научной точки зрения Вселенная представляется объектом, слепо подчиняющимся собственным правилам - без всякого вмешательства или подталкивания со стороны. Подобный взгляд оставляет место для допущения, будто бы все-таки именно бог изначально создал Вселенную, и он же изобрел законы природы, ею управляющие. С этой точки зрения Вселенную можно рассматривать как заводную игрушку, которую бог когда-то завел раз и навсегда; с тех пор этот сложнейший механизм крутится, исстрачивая завод, но не требуя никаких дополнительных усилий. Если так, то данное допущение сводит вмешательство бога к минимуму и натал-
кивает на мысль: а нужен ли он вообще? До сих пор ученые не обнаружили никаких свидетельств, которые намекали бы на то, что механизм Вселенной требует «завода» со стороны божества. С другой стороны, ученые не обнаружили никаких свидетельств, которые ясно указывали бы на то, что божества не существует. Раз ученые не доказали ни факта существования бога, ни факта его отсутствия, то дает ли нам наука право подходить к этому вопросу с позиций веры? Вовсе нет. Неразумно требовать доказательств отрицательного ответа и отсутствием таких доказательств обосновывать правильность положительного ответа. В конце концов, если наука не смогла доказать, что бога не существует, то она не доказала и того, что не существует Зевса, Мардука, Тота или любого из множества богов, выдвинутых на историческую арену мифотворцами. Пусть мы не в состоянии доказать, что чего-то не существует, но если эту несостоятельность считать доказательством существования чего-то, то мы должны прийти к заключению, что существуют все боги сразу. И все-таки остается последний занудный вопрос: «Но откуда же все взялось? С чего началась Вселенная?» Если кто-либо попытается ответить следующим образом: «Вселенная была всегда , она вечна», то он неизбежно столкнется с научной концепцией вечности и рано или поздно в нем вспыхнет неодолимое желание признать, что у всего сущего когда-то должно быть начало. В полном изнеможении он воскликнет: «Вселенную создал бог!» По крайней мере, это хоть какая-то точка отсчета. А затем мы обнаруживаем, что избежали проблемы вечности лишь за счет того, что... приняли вечность за аксиому. Ведь теперь мы даже не вправе спросить: «Кто создал бога?» Сам вопрос кощунствен. По определению, бог вечен. Теперь, если мы никак не можем отделаться от вечности, стоит обратить внимание на то, что у науки есть определенное преимущество: поскольку она живет исключительно наблюдениями и измерениями, ей легче выбрать не бога, а какую-нибудь такую вечность, которую можно, по крайней мере, наблюдать и измерять, например саму Вселенную. Концепция вечной Вселенной привносит огромное количество трудностей, иные из них явно непреодолимы (по крайней мере, на современном уровне научных знаний) , но ученых трудности не пугают - они лишь обостряют игру. Если бы все трудности вдруг исчезли, а на все вопросы нашлись ответы, партия науки была бы проиграна (ученые надеются, что этого не произойдет никогда). Таким образом, здесь лежит, возможно, самое фундаментальное противоречие между Библией и наукой. Библия описывает Вселенную, которую бог создал, в которой бог поддерживает порядок, и которой бог постоянно и сокровенным образом управляет. В то же время наука описывает Вселенную, в которой само существование бога вовсе нет нужды постулировать. Кстати, не следует считать, что ученые все поголовно атеисты или что иные из них становятся атеистами по необходимости. Существует много ученых, которые веруют столь же истово, как и неученые. Тем не менее, эти ученые - если они действительно компетентны и считают себя профессионалами - должны действовать словно бы на двух уровнях. Как бы сильно они ни верили в бога в повседневной жизни, при проведении научных экспериментов они не должны принимать существование бога в расчет. Верующие ученые никогда не смогут разобраться в сути какого-нибудь особенно загадочного явления, если будут списывать его на вмешательство бога, вдруг приостановившего действие законов природы. 7. В этом стихе под небом понимается небесный свод, включающий в себя постоянно присутствующие объекты - солнце, луну, планеты и звезды. Библия рисует этот свод так же, как его рисовали вавилоняне (а также египтяне, греки и все прочие народы древности, по-видимому, без исключения): твердая полусфера,
куполом простирающаяся над Землей. Эта точка зрения неизменна на протяжении всей Библии. Так, в книге Откровение Иоанна Богослова - последней в Библии - конец неба описывается следующим образом: «И небо скрылось, свившись как свиток» (6:14). Эта почти буквальная цитата из Ветхого Завета (сравните: Ис. 34:4) ясно дает понять, что, по представлениям древних, небо было не толще (в сравнении с его протяженностью) пергаментного листа. Между тем с точки зрения науки небо - вовсе не свод, а необъятная беспредельность пространства-времени, в которую наши телескопы заглянули пока лишь на расстояние десяти миллиардов световых лет (световой год равен 9,4 6 триллиона километров). 8. В Библии «небу и земле» сообщена совершенно определенная геометрическая форма. Земля - плоское, возможно ограниченное окружностью пространство, достаточно большое, чтобы вместить все известные царства. Небо - полусферический свод, который покоится на земле. В соответствии с этим представлением получается, что люди живут на дне мира, помещенного под полой полусферой. Вот как это описано в Книге пророка Исайи: «Он есть Тот, Который восседает над кругом земли... Он распростер небеса, как тонкую ткань, и раскинул их, как шатер для жилья» (40 :22) . Как можно судить по древним архитектурным сооружениям, небесному своду требовались подпорки, иначе он мог обрушиться. В качестве подпорки могли выступать сверхъестественное существо (древнегреческий миф об Атласе) или некие технические структуры. В Библии есть слова: «Столпы небес дрожат...» (Иов. 26:11). Все это бесконечно далеко от научного представления, изображающего Землю висящим в пустоте шаром, который вертится вокруг собственной оси, обращается вокруг Солнца, принимает участие во вращении Солнца вокруг центра Галактики и окружен пустой (в значительной степени) и практически безграничной Вселенной. 2. Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою. (При переводе опущена сноска 11, относящаяся к модальному глаголу «была» при словах «над бездною»; глагол присутствует в Библии короля Якова, но отсутствует в русском варианте Библии.) 9. Вопрос: что имеется в виду - то, что бог создал Землю «безвидной и пустой» (два термина лишь усиливают друг друга: Земля не только «пуста», но еще и «безвидна», то есть бесформенна) или что Земля была «безвидной и пустой» только в первый момент, а затем сразу начался процесс творения? Ответ: смотря как интерпретировать первый стих Библии. Во-первых, можно предположить, что это всего лишь констатация факта. «В начале сотворил Бог небо и землю» - и все это было «безвидным и пустым», сотворенным, таким образом, из ничего. Во-вторых, можно допустить также, что первый стих - краткая сводка, конспект, нечто вроде названия первой главы - «Сотворение неба и земли» ; в этом случае должно последовать подробное изложение, как и что, было сделано. Современные богословы склоняются ко второй интерпретации. В одном из современных изданий Библии книга Бытие начинается так: «Когда Бог приступил к сотворению неба и земли - а мир тогда был бесформенной пустыней...» Можно сделать вывод, что сырье для созидания мира уже было в наличии, а роль бога сводилась к приданию сырьевым элементам Вселенной законченной формы, подобно тому, как горшечник придает сырой глине форму сосуда. В сущности, эту же метафору можно найти и в Библии: «Но ныне, Господи, Ты - Отец наш; мы - глина, а Ты - образователь наш, и все мы - дело руки Твоей» (Ис. 64:8).
Похожим было и представление древних греков. В их мифологии в начале всех вещей был «Хаос» («беспорядок»); материал будущего «мироздания» был перемешан случайным образом, и суть творения заключалась в том, чтобы привести все в порядок («Космос»). Все это не так уж отличается от представлений ученых. Ограничимся Солнечной системой. С точки зрения науки она образовалась из гигантского газопылевого облака. Легко вообразить, что в первичном газопылевом облаке вещество находилось в полнейшем беспорядке и являло собой - в некоем приближении - именно хаос. Медленно вращаясь, облако сжималось под действием собственного гравитационного поля, и в соответствии с законом сохранения момента количества движения вращение становилось все более быстрым. Большая часть вещества собралась в центральном ядре и стала Солнцем, но локальные возмущения породили вторичные, меньшие концентрации массы, из которых сформировались планеты, включая Землю... Из хаоса возникает космос, из беспорядка - порядок. Однако Вселенная не сводится к Солнечной системе. Наше Солнце с сопровождающими его планетами - лишь один из сотен миллиардов объектов, которые, взятые вместе, образуют уплощенный вращающийся звездный диск, именуемый Галактикой . Ученые полагают, что наша Галактика (и каждая из десятков миллиардов - или около того - других галактик) сформировалась из вращающегося газопылевого облака, в сто миллиардов раз более массивного, чем то, что дало рождение нашей рядовой Солнечной системе. Снова возникновение порядка из беспорядка: вращающаяся масса газа и пыли, «безвидная и пустая», разбивается на миллиарды миллиардов отдельных звезд (у большинства есть, видимо, и планетные системы, хотя прямых доказательств этого пока не получено). Но есть большое разногласие между библейской точкой зрения и научной по вопросу о соотношении «возрастов» вселенских объектов. Из Библии следует, что Земля и вся остальная Вселенная были созданы в одно и то же время. Однако наука говорит иное: Земля и Солнечная система - поздние дети Вселенной. Когда наша система образовалась из пылевого облака, возраст Галактики уже исчислялся примерно десятью миллиардами лет. Наше Солнце - это «звезда второго поколения», сформировавшаяся из газопылевого облака, которое содержало в себе остатки более ранних звезд; они прожили долгую жизнь и взорвались, разметав по пространству составляющее их вещество. Если же мы отбросим это противоречие, то останутся два вывода, общие для библейской легенды о сотворении и научной точки зрения. Первый предполагает вечное существование сырьевого материала, из которого была смоделирована Вселенная. На вопрос: «Но откуда же все это появилось?» - ни Библия, ни наука ответа не дают. Второй вывод связан с так называемым вторым началом термодинамики, который гласит: в мире в целом преобладает всеобщее и всеобъемлющее движение от порядка к беспорядку. Получается, что процесс формирования галактик и Солнечной системы идет в направлении, противоположном тому, которое диктует второе начало термодинамики. Значит ли это, что наука с ее законами не способна объяснить зарождение Солнечной системы и галактик, и мы должны предположить существование бога, который только один и способен, если захочет, переступать через второй закон термодинамики? К этому вопросу мы еще вернемся. 10. В данном стихе усиленно подчеркивается, что в начале был хаос: ведь тьма - символ хаоса. Что ж, вполне естественно. При свете дня отчетливо виден порядок во всем - каждая вещь занимает свое место. Но стоит упасть темноте, особенно в незнакомом месте, и мы уже не в состоянии пользоваться преимуществами порядка. Мы не знаем, где что лежит, и вынуждены спотыкаться и двигаться на ощупь.
И здесь наблюдается соответствие научным представлениям: первичное газопылевое облако, из которого сформировалась Солнечная система (или более крупные облака, из которых сформировались галактики), было темным. 12. Еще один символ хаоса - это «бездна», то есть океан. В отличие от сухой и твердой поверхности суши, океан - это беспорядочное состояние материи, которая вечно в движении, вечно поднимается и опускается и во время шторма яростно бушует. Картина Вселенной, находящейся у истоков своего существования, являет собой зрелище столь же хаотичное, как и море. Эта метафора очень древняя, библейские авторы позаимствовали ее у вавилонян. Первая глава книги Бытие восходит к так называемому «Жреческому кодексу», созданному примерно в V в. до нашей эры. Свою нынешнюю форму первая глава смогла обрести никак не раньше вавилонского плена и представляет собой переработку иудейскими жрецами вавилонского мифа о сотворении мира. А этот миф и сам является модификацией более ранней шумерской легенды. В вавилонском мифе первозданную стихию хаоса олицетворяло чудовище Тиамат - столь же дикое, столь же необузданное и столь же могущественное, как и море. Все боги, символизирующие порядок, пасовали перед ним. Но, в конце концов, Мардук, верховный бог вавилонского пантеона, осмелился бросить чудовищу вызов и в страшной «космической» битве одержал над ним верх и убил. Потом из остатков чудовища он создал упорядоченную Вселенную. «Бездна» - это перевод еврейского слова «техом», и вполне возможно, что оно связано со словом «Тиамат». Однако вовсе не следует понимать, будто бог вступил в бой с «бездной» и силой оружия отвоевал у нее порядок. Создатели «Жреческого кодекса» были слишком искушены, чтобы поддерживать такую точку зрения: для них бог был бог, властитель Вселенной, и его слово, его воля обладали вполне достаточной силой, чтобы повергнуть даже хаос. Тем не менее, кое-где в Библии встречаются стихи, которые, казалось бы, возвращают нас к тому давнему представлению о битве между богом порядка и драконом хаоса - битве, результатом коей стало сотворение Вселенной. Так, в Псалтири мы читаем: "Ты расторг силою Твоею море, Ты сокрушил головы змиев в воде; Ты сокрушил голову левиафана, отдал его в пищу людям пустыни" (73:13-14). А в Книге пророка Исайи есть такое место: «Восстань, восстань, облекись крепостью, мышца Господня! Восстань, как в дни древние, в роды давние! Не ты ли сразила Раава, поразила крокодила?» (51:9). Правда, здесь скорее имеются в виду другие «эпизоды» библейской истории - исход из Египта и разделение вод Чермного моря. Но пусть так, все равно слова о битве с крокодилом не могут не вызывать в памяти вавилонскую легенду о Мардуке и Тиамат. Если мы поищем дракона хаоса в научной картине рождения Вселенной, то найдем подходящую аналогию в бескрайнем вращающемся газопылевом облаке, из которого сформировалась Солнечная система, или в еще более гигантском облаке, породившем нашу Галактику. Эти газопылевые вихри, может быть, еще лучше, чем образ моря, выражают идею хаоса. 13. Слово «дух» - это перевод еврейского слова «руакх», означающего «дыхание». Казалось бы, между прозаическим «дыханием» и таинственным и трансцендентальным «духом» - огромная дистанция, но это лишь потому, что мы сами вложили в слово «дух» таинственность и трансцендентальность, которых оно, возможно , и не заслуживает. Таким образом, выражение «дух божий» означает «дыхание бога». Авторы «Жреческого кодекса» рассматривали бога как нечто абсолютно нематериальное и сравнивали его с самой невещественной субстанцией из всех, что были им знакомы, - с невидимым, неосязаемым воздухом (с научной точки зрения воздух столь же материален, как и вода, почва или металл) . Дыхание бога - оно же ветер -
носилось над водами; и это все, что - в данном контексте - осталось от космической битвы между принципами порядка и хаоса. 3. И сказал Бог: да будет свет, И стал свет. 14. Впервые бог заговорил. Начав с хаоса он теперь приступает к наведению порядка. 15. Эта команда бога представляет собой значительный шаг вперед от вавилонского мифа о сотворении мира. По вавилонскому мифу, Тиамат лежит, погруженная в полнейшую темноту, а от богов которые приближаются к чудовищу и должны как-то совладать с ним, исходит свет. Таким образом, свет - это атрибут богов . Но для авторов первой главы книги Бытие само существование бога уже никак не связано с каким-либо из аспектов порядка, даже со светом (хотя свет - принадлежность порядка, равно как тьма - принадлежность хаоса) . Свет еще нужно создать либо он вовсе не имеет права на существование. И бог создает его. 16. В картине зарождения мироздания, нарисованной наукой, есть два момента, к которым команда «Да будет свет» как будто вполне приложима. Во-первых, представим себе бесформенную хаотическую массу пыли и газа, которая медленно сжимается - этот процесс должен привести к образованию Солнечной системы. По мере того как масса схлопывается внутрь себя, ее кинетическая энергия превращается в теплоту, и ядро массы, где плотность вещества наивысшая, разогревается все сильнее и сильнее. Температура повышается на тысячи градусов, а в конечном итоге - и на миллионы градусов. Температура ядра растет, и атомы, из которых состоит материя, начинают двигаться все быстрее и быстрее, значит, и взаимодействуют они друг с другом с возрастающей силой. Вот уже сорваны внешние электронные оболочки. Обнажившиеся атомные ядра сталкиваются и, лишенные своей электронной защиты, сливаются друг с другом, образуя более сложные ядра. Идет реакция термоядерного синтеза, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии; последняя частично превращается в электромагнитное излучение, которое распространяется вовне из центральных областей облака, уже ставшего Солнцем. Определенная часть распространяющегося от Солнца во всех направлениях электромагнитного излучения , которое мы регистрируем нашими приборами, - это и есть свет. Короче говоря, в процессе сгущения облака, превращающегося в звезду, наступает момент, когда в центре вспыхивает ядерный огонь - зажигается Солнце. Светило как бы «включается», может быть, весьма стремительно. И все выглядит так, будто кто-то и в самом деле скомандовал: «Да будет свет». Во-вторых, есть еще более ранний и даже более драматический момент вселенской истории, когда тоже произошло «включение света» по команде. Солнечная система сформировалась около пяти миллиардов лет назад, а наша Галактика - за миллиарды лет до этого. Однако и это всего лишь одно гигантское скопление звезд из множества ему подобных во Вселенной, их, возможно, около ста миллиардов, и в каждом содержатся многие миллиарды (а в некоторых случаях даже триллионы) звезд. В 20-х годах XX века ученые открыли, что галактики сконцентрированы в скопления, которые удаляются друг от друга. Обнаружилось также, что с общей теорией относительности Эйнштейна (завершенной в 1916 году) хорошо согласуется допущение, будто бы Вселенная неуклонно расширяется. Если мы заглянем достаточно далеко в прошлое, мы «увидим» время, когда все вещество Вселенной было упаковано в одно-единственное тело. Первым человеком, который выдвинул эту гипотезу в 1927 году, был бельгийский астроном (и католический священник) Жорж Леметр. Назвав единое тело «в начале начал» космическим яйцом, он предположил, что его взрыв и привел к образованию нынешней
Вселенной. Со времен Леметра астрономы сделали максимум возможного, стремясь выяснить, что представляло собой космическое яйцо, и каковы были стадии предполагаемого взрыва. Если мы пустим время Вселенной вспять, то увидим, как все галактики слетаются к единому центру, и при этом возникает эффект, подобный тому, как если бы перед нами сгущалось газопылевое облако. Ядро его раскаляется все сильнее. Таким образом, космическое яйцо было невообразимо горячим. Предположим теперь, что мы начинаем историю с этого сверхгорячего космического яйца и время у нас снова течет в привычном направлении. Космическое яйцо лопается, произведя самый большой взрыв, который только можно вообразить, и куски его в первый момент слишком горячи, чтобы их считать веществом в нашем понимании. Поначалу продукты взрыва - это чистая энергия. Но в доли секунды температура резко падает, и Вселенная становится достаточно прохладной, чтобы образовались определенные фундаментальные частицы вещества (в наше время Вселенная слишком прохладна, чтобы они могли существовать). Всего через секунду после Большого Взрыва температура упала до десяти миллионов градусов - примерно такая температура поддерживается в ядрах крупнейших звезд, - и образовались хорошо нам известные простейшие субатомные частицы. Затем сформировались простейшие атомы. И только спустя миллион лет после Большого Взрыва температура Вселенной смогла понизиться до пяти тысяч градусов (что соответствует температуре на поверхности Солнца) и вещество стало преобладающей составной частью Вселенной. До этого момента ее преобладающей составной частью была энергия. Отдавая дань мелодраме, можно вообразить, что слова «Да будет свет» возвестили именно Большой Взрыв и начало первичного периода. В конце концов, свет - это форма энергии. В сущности, мы могли бы перефразировать первые три стиха книги Бытие следующим образом, дабы привести их в соответствие с научным представлением о начале Вселенной: «В самом начале, пятнадцать миллиардов лет назад, Вселенная представляла собой лишенное структуры космическое яйцо, которое взорвалось с высвобождением огромного количества энергии». Но последуют и оговорки. Возможно, космическое яйцо действительно было лишено структуры, но, тем не менее, оно представляло собой явно упорядоченное образование. А его взрыв - это резкий сдвиг в сторону беспорядка. С тех пор количество беспорядка (энтропия) во Вселенной только возрастает. Наряду с тем, что Большой Взрыв и расширение Вселенной олицетворяют мощный сдвиг в сторону беспорядка, существует возможность и локальных сдвигов в сторону упорядочения. Именно этим объясняется возникновение галактик, а внутри них - отдельных звезд, включая наше Солнце. Вместе с Солнцем может образоваться планета Земля, а на этой планете возрастание сложности организации вещества и дальнейшее ее упорядочение может привести к зарождению жизни и дальнейшей эволюции живой материи. Тем не менее, в целом Вселенная «эволюционирует» от порядка к беспорядку, от состояния с низкой энтропией к состоянию с высокой энтропией. Вполне возможно, что в финале своей истории Вселенная достигнет состояния максимальной энтропии или полного хаоса. Короче, Вселенная движется от космоса к хаосу, от порядка к беспорядку - то есть в направлении, обратном тому, которое предполагали различные мифологические варианты сотворения мира, включая библейский. Но и само существование космического яйца являет собой некую аномалию! Если магистральный путь развития Вселенной - это движение от порядка к беспорядку, каким же образом возник изначальный порядок (который, как мы считаем, существовал в космическом яйце)? Откуда бы ему взяться? Трудно избежать соблазна обратиться за ответом к библейскому варианту со-
творения мира. Дух божий, носясь над бездною (хаосом), спрессовал все вещество Вселенной в одно предельно плотное космическое яйцо (космос), далее предоставил ему возможность взорваться с выделением огромного количества энергии («Да будет свет»), охладиться до состояния вещества, образовать знакомую нам Вселенную. А затем погнал эту Вселенную под уклон в соответствии с законами природы (по-видимому, также заданными богом) навстречу новому хаосу. Увы, наука не располагает свидетельствами на сей счет. Так же как не существует научных свидетельств в пользу иных объяснений существования космического яйца. Когда мы изучаем отдаленные галактики, мы, в сущности, изучаем давнее прошлое , поскольку свет от этих галактик шел до нас миллиарды лет. Тем не менее, даже самые далекие объекты, которые мы смогли обнаружить, родились уже после Большого Взрыва, и, видимо, у нас нет никакой возможности заглянуть во времена , предшествовавшие ему. И все же, вероятно, науке по силам одолеть этот барьер, который только на первый взгляд - абсолютная преграда на пути знания. Например, очень может быть, что расширение Вселенной когда-нибудь прекратится. Она расширяется, преодолевая противодействие своего собственного гравитационного поля, которое неуклонно скрадывает скорость расширения. Возможно, в конце концов, дело дойдет до полной остановки, а затем Вселенная сделает плавный переход и начнет сокращаться. Если так, не исключено, что пружина расширяющейся Вселенной, которая раскручивается ныне, стремясь к хаосу, начнет закручиваться, по мере того как Вселенная станет сокращаться, и приведет в конечном итоге к образованию нового космического яйца. Разумеется, это будет повторяться снова и снова, и мы получим «пульсирующую Вселенную». В этом случае у природы действительно нет ни начала, ни конца; Вселенная существует вечно, и для вопросов, откуда взялось бесконечное количество космических яиц или откуда взялся порядок, просто не остается места. Есть еще одно обстоятельство: для того чтобы расширение Вселенной прекратилось, она должна обладать достаточно интенсивным гравитационным полем, способным совладать с силами расширения. Гравитационное поле Вселенной зависит от средней плотности вещества в ней, а, по нынешним представлениям, плотность эта не превышает одной сотой от «критической» (при которой расширение Вселенной прекратилось бы). Доказательства этого тезиса пока нельзя считать убедительными, но я предчувствую, что наука еще обнаружит «недостающую массу1», которая могла бы повысить плотность до нужной величины, - тогда способность Вселенной пульсировать будет доказана. Ученые поставили ряд экспериментов, в результате которых, кажется, выяснено - нейтрино, скорее всего, обладают крохотной массой. (Напомним: книга А. Азимова вышла в 1981 г. С тех пор эксперименты с целью обнаружить массу покоя у нейтрино проводились не раз, но результаты их по-прежнему дискуссионны.) Что ж, во Вселенной так много нейтрино, что в совокупности они могут составить массу, достаточную и для процесса сжатия, и для обеспечения пульсации. 4. И увидел Бог свет, что он хорош, и отделил Бог свет от тьмы. 17. Свет и тьма рассматриваются здесь как противоположные и, видимо, равноценные феномены, которые могут быть отделены друг от друга (то есть разделены) для самостоятельного существования. Древний человек, естественно, не мог не обратить внимание на чередование Речь идет о темной энергии, открытой позже, в 1990 г.
дня и ночи. Поначалу людям казалось, что свет правит днем, а тьма - ночью и что в целом они поровну делят время суток. Скорее всего, чередование и деление суток и породили убеждение древних людей в том, что Вселенная служит полем боя между первоэлементами - светом и тьмой, которые существовали с самого начала и обладали равным могуществом. Таким образом, свет стал символическим олицетворением бога, который превратил хаос в космос, в то время как тьма воплотила образ антибога, прилагающего все усилия, чтобы снова ввергнуть мир в Хаос. (Здесь мы слышим эхо пульсирующей Вселенной! Так что при изрядном воображении можно нарисовать следующую картину: отделение богом света от тьмы «подтверждает» факт чередования периодов расширения и сжатия Вселенной...) Древние персы в деталях разработали концепцию битвы между светом и тьмой. По их воззрениям, носитель света Ахурамазда и носитель тьмы и зла Ан- хра-Майнью - оба вечны и неразрушимы, Вселенная создана ими специально как поле боя. Битва между Ахурамаздой и Анхра-Майнью (а также между бесчисленными армиями подчиненных существ - ангелов и демонов; люди тоже участвуют в битве - уже одним только фактом присоединения к добру или злу) продолжается вечно. Большинство исследователей мифов сходятся - может быть, принимая желаемое за действительное - на том, что в конечном итоге успех гарантирован добру. После того как еврейские племена провели несколько столетий в составе государства Ахеменидов, этот «дуализм» вошел и в их религиозную систему. Так, наравне с Анхра-Майнью встал Сатана - «антибог», пытающийся свести на нет акт творения. Однако тексты «Жреческого кодекса» начали появляться во время вавилонского плена, еще до наступления эры Ахеменидов, поэтому Сатана в этих текстах пока отсутствует. Тот факт, что бог создает свет, оговорен особо, тьма же не относится к божьим творениям, она существовала с самого начала, вместе с Хаосом, частью коего являлась всегда. Впрочем, раз бог может одним лишь словом ограничить владения тьмы, что мешает ему и повелевать ею, как и светом? Таким образом, дуализм - равноправное существование добра и зла - нарочито отвергается. Разумеется, с научной точки зрения тьма - это всего лишь отсутствие света. На нынешнем этапе развития Вселенной, когда в ней сияет миллиард триллионов звезд, свет существует повсюду (за малыми исключениями, о которых я скажу ниже) , а тьмы нет вовсе. Конечно же, в точке межгалактического пространства, столь удаленной от ближайших галактик, что интенсивность их свечения уже не будет восприниматься человеческим глазом, наблюдатель неминуемо погрузится во тьму. Но то оценка субъективная, ибо инструменты, более совершенные, чем глаз, обнаружат свет. Таким образом, это будет вовсе не тьма, а все же свет - только очень слабый. Свет может также отсутствовать, если он физически блокирован каким-либо светонепроницаемым барьером. На Земле мы привыкли к куда более интенсивному освещению, чем то, с каким встретились бы во Вселенной, по причине близости к нашей планете одной весьма примечательной звезды - Солнца. Уровень освещенности в дневное время настолько выше уровня освещенности ночью, когда планета, сделав пол-оборота, выводит нас из-под Солнца и непрозрачное тело Земли блокирует его свет, что в нашем воображении ночь представляется тьмой. Однако в ясную погоду на небе всегда присутствуют звезды и, возможно, Луна, так что настоящей темнотой это не назовешь. Тьма только кажется нам таковой - в сравнении со светом... В открытом космосе существуют газопылевые облака, в которых нет собственной звезды и которые достаточно удалены от соседних звезд. Такие облака зовутся темными туманностями. Мы можем наблюдать их, когда они перекрывают звезды, в таком случае туманность выглядит как черное пятно на фоне ярких звезд, обету-
пающих его со всех сторон. Если бы кто-либо оказался в середине такого облака, он не увидел бы на небе ни проблеска света - только тьму. Наконец, если мы вообразим, будто Вселенная продолжает расширяться бесконечно, то следует признать: наступит время, когда все звезды закончат существование как светящиеся объекты. И воцарится тьма, хаос одержит окончательную победу. Впрочем, все эти аргументы, доказывающие, что в отдельных случаях может существовать абсолютная тьма, основаны на том, что считать «светом». В действительности свет - это явление волнового характера, результат быстрых колебаний электромагнитного поля. Колебания могут происходить с любой периодичностью и, таким образом, способны порождать волны любой длины. Сложилось так, что наш глаз обладает чувствительностью только к волнам определенной длины, а мозг интерпретирует эти ощущения как свет. Но оптический диапазон составляет лишь малую долю электромагнитного спектра, колебания с большей и меньшей длиной волны наши глаза не могут регистрировать, мы не воспринимаем их как свет. Природа не снабдила нас достаточной чувствительностью для приема этих излучений, но их можно регистрировать с помощью приборов. Если рассматривать свет просто как один из представителей (наиболее видный) большой семьи электромагнитных излучений, то во всей Вселенной мы не найдем буквально ни клочка тьмы. Таким образом, выходит, что научные выводы опровергают дуалистическую концепцию «свет - тьма» и скорее согласуются с библейской концепцией бога («света») как неограниченного властелина Вселенной. По крайней мере, если воспринимать это как метафору... 5. И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был вечер, и было утро: день один. 18. В этом стихе бог дает двум феноменам - свету и тьме - особые имена: День и Ночь («йом» и «лейла» по-еврейски). Большинство людей справедливо считают, что слова, в общем-то, существуют сами по себе, и каждое несет вполне объективный смысл. Тех, кто никогда не слышал никакого языка, кроме своего, обычно крайне поражает (даже в наши дни) непонимание «инакоговорящих». Они еще больше удивляются, когда узнают о существовании другого языка, в котором каждый объект, каждое действие, качество и так далее характеризуется явно бессмысленными и нелепыми сочетаниями звуков, но, тем не менее, вполне понятными «инакоговорящим». Авторы Библии жили во времена, когда существовало уже много языков, и они знали об этом. Подобно большинству людей, они воспринимали свой собственный язык, еврейский, как совершенно особый - первородный. Конечно же, если мы считаем, что все в Библии - чистая правда, тогда бог говорит на том самом языке, на котором Библия и была написана. Еврейский язык становится как бы языком бога. Более того, бог сотворил отдельные слова и, следовательно, еврейский язык сразу же, как только он создал свет. И даже раньше, ибо команда «Да будет свет» выражена еврейскими словами. Отсюда можно было бы извлечь одну мысль - и авторы Библии извлекли ее (а после них - множество людей, которые воспринимали Библию буквально), - что еврейский язык всегда занимал исключительное место среди всех человеческих наречий. В действительности, разумеется, языки развивались очень сложными путями, и, если даже и был первородный язык, он давно потерян в тумане времен. Филологи могут судить о прошлом человечества только по взаимосвязям, существующим между современными языками, а связи эти можно проследить во времени только до момента создания первых письменных, расшифрованных ныне источников. Это дает нам возможность заглянуть в прошлое не далее чем на пять тысячеле-
тий, а к тому времени существовало уже большое количество сложных и сильно отличающихся друг от друга языков. Так что в лингвистическом смысле ни с точки зрения возраста, ни с точки зрения качества в еврейском языке, равно как и в любом из содержащихся в нем слов, - не заключено ничего уникального. 19. Тот факт, что мы называем 24-часовой отрезок времени днем, содержит в себе возможность путаницы, поскольку светлое время суток тоже именуется днем (в отличие от ночи) и как раз о светлом времени суток говорится в данном стихе . Именно по причине возможной путаницы этот стих не просто описывает сотворение света и отделение света от тьмы, которое было произведено в первый день творения, но со всей ясностью дает понять, что речь идет о «вечере и утре», и, таким образом, подразумевается полный 24-часовой период. У нас - современных людей - день (24-часовой период) начинается и заканчивается в полночь. Это удобная схема, хотя и несколько искусственная; она имеет практическую ценность по той единственной причине, что на свете давно уже существуют часы - они достаточно дешевы, чтобы иметься в каждом хозяйстве, и достаточно надежны, чтобы показывать время с точностью хотя бы до минуты. Но прежде чем появились дешевые, и точные, измерители времени, люди считали куда более естественным (и, в сущности, неизбежным) начинать день либо с восхода, либо с заката. То есть опираться на те моменты суток, которые могут быть маркированы независимо от часов. Может показаться, что из двух моментов - восхода и заката - именно восход знаменует истинное начало дня. Безусловно, это и есть начало рабочего дня. Похоже, в тех разделах Библии, которые обрели свой нынешний облик еще до вавилонского плена, можно найти отдельные указания на то, что именно восход начинает новый день. Например: «Мясо мирной жертвы благодарности должно съесть в день приношения ее, не должно оставлять от него до утра» (Лев. 7:15). «Утро»- это явно не тот же самый день; оно начинает день следующий. Однако в вавилонской системе летосчисления день рождался на закате: день начинался вечером, а утро представляло собой финальную часть дня. Авторы «Жреческого кодекса» испытали настолько сильное влияние вавилонской системы, что, описывая полный 24-часовой период, говорили: «вечер и утро», а не наоборот . Обычай начинать день с вечера дошел до эпохи создания Нового завета, а оттуда пробрался в кое-какие традиционные праздники. «Канун рождества» и «канун Нового года» - это никоим образом не вечера перед рождеством или Новым годом. Это начало рождества и Нового года. Мы можем считать это библейской традицией, а можем объяснить особенностями календаря или общепринятым обычаем. И, конечно же, евреи до сих пор празднуют свои святые дни, начиная их на закате «предыдущего дня». 20. Акты творения, перечисленные в первой главе книги Бытие, распределены между несколькими «днями». До XIX столетия вопросов по этому поводу не возникало. Считалось само собой разумеющимся, что это буквально дни, то есть 24-часовые отрезки времени, и что бог сотворил небо и землю, а затем завершил всю работу в очень короткий срок. Впрочем, не столь уж короткий, если вспомнить, что в этой истории замешан все-таки сам господь бог. Никто не сомневался, что если бы он только захотел, то закончил бы всю работу в течение нескольких часов. Если не в мгновение ока. Однако в прошлом веке ученые начали все четче представлять себе истинный возраст Земли - миллионы лет. И вот произошло событие, которое мы можем считать едва ли не первым отступлением от буквального прочтения Библии, - пошло брожение умов по поводу понятия «дни творения».
Богословы задумались: а не может ли понятие «день» в этой главе относиться к какому-то неопределенному периоду? Почему бы не допустить, что явление света и его отделение от тьмы представляли собой «первую стадию» сотворения мира, длившуюся миллион лет или даже триллион - если так было угодно богу? Что богу время?! И все же Библия, судя по всему, вполне конкретно отвечает на этот вопрос. Будто бы предвидя, что слово «день», возможно, будет понято неправильно, авторы «Жреческого кодекса» четко сформулировали: «вечер и утро», как бы подчеркивая, что имеется в виду всего лишь один 24-часовой отрезок времени. Не более того... Разбирая понятие «день» в этом стихе, современные иудейские и христианские фундаменталисты видят в нем только знакомый всем нам день, состоящий из 24 часов, и только. 6. И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды. (И стало так.) (В синодальном переводе слова, поставленные в скобках, заимствованы из греческого перевода Библии, так называемой Септуагинты.) 21. Порядок, в котором бог создает объекты Вселенной на протяжении всех остальных стихов этой главы, абсолютно ничем не отличается от порядка, данного в вавилонском мифе о сотворении мира. Отголоски этого мифа мы находим в «Жреческом кодексе» - в тех местах, где речь идет о сотворении света и «ограничении» тьмы. Первой бог творит твердь - полусферический небесный свод, который древние считали твердой и прочной покрышкой плоской земли. Предполагалось, что он напоминает крышку от горшка и, скорее всего, сотворен из того же материала, из которого крышки и делались. Слово «твердь» (лат. firmamentum) - это перевод греческого «стереома», то есть «твердый объект», что, в свою очередь, служит эквивалентом еврейского «ракиа» - тонкий металлический лист. Разумеется, с научной точки зрения никакой тверди нет: то, что нам представляется куполом, - это пространство, во все стороны уходящее в бесконечность . Впрочем, если соблюдать точность, «конец» у пространства есть. По мере того как наши телескопы и прочие инструменты все дальше проникают в пространство, мы получаем возможность наблюдать объекты, расположенные за 12 миллиардов световых лет от нас. Поскольку свет покинул эти отдаленные объекты около 12 миллиардов лет назад, следовательно, мы видим их в том состоянии, какое они обрели через сравнительно краткое время после Большого Взрыва. Мы могли бы видеть еще более отдаленные объекты, но не видим. Если мы дальше углубимся в прошлое, то доберемся до того этапа, когда Вселенная еще не охладилась до температуры, при которой вещество собирается в галактики, а энергия превращается в вещество, - до такой степени, что мы можем считать пространство по-настоящему прозрачным. За этими объектами - последними из тех, что мы в состоянии наблюдать, - наш взор обнаружит лишь первобытную мглу самых первых дней после Большого Взрыва, а это - в определенном смысле - и являет собой конец (равно как и начало) Вселенной. Впрочем, ясно, что сия недоступная человеческому глазу мглистая область, которая простирается во всех направлениях и образует вокруг нас сферу, расположенную на расстоянии более 12 миллиардов световых лет, вовсе не похожа на «твердь» священных текстов. Чтобы увидеть здесь сходство, надо, очевидно, обладать метафорическим складом ума. Древние евреи полагали, что библейская твердь находится не очень далеко от поверхности земли. Конечно, должно было оставаться место для земных гор, но
вряд ли твердь располагалась значительно выше их. В греческих мифах гигант Атлас поддерживал небо, выступая в качестве живой опоры, а как-то раз Геракл, взобравшись на вершину горы, вызвался на какое-то время подставить свои плечи под этот груз. Это пример типичного представления древних о небесном своде, его прочности и расстоянии от земли. А судя по древней легенде о сне Иакова, до неба можно было добраться по простой лестнице: «И увидел во сне: вот, лестница стоит на земле, а верх ее касается неба; и вот, Ангелы Божий восходят и нисходят по ней» (Быт. 28:12). 22. Дождь жизненно необходим для сельского хозяйства. Это утверждение в равной степени относится и к нам, и к первобытным людям. В глубокой древности земледельцы, которые первыми превратили возделывание почвы в широкомасштабное хозяйство, селились по низменным долинам крупнейших рек Ближнего Востока - Нила в Египте, Тигра и Евфрата в Ираке, Инда в Пакистане и Индии. В строгом смысле нельзя сказать, что в этих местностях дожди шли часто (в нижнем течении Нила осадки не выпадали практически никогда). Реки сами по себе снабжали водой людей, животных и посевы, а ирригация требовала приложения немалых сил. Но именно дожди питали реки. Дожди эти большей частью проливались в гористых областях, где реки брали свое начало, а земледельцы, жившие близ устьев, непосредственно с дождями не сталкивались. Когда же дождь шел на головы жителей, населявших очаги земледельческих цивилизаций в засушливых районах, люди чаще всего были поражены тем фактом, что вода льется с неба, и считали это своего рода подарком богов: эта вода орошала посевы, и надобность в тяжелых ирригационных работах отпадала. В те давние времена само собой разумелось, что существуют два источника воды - реки и дождь, отделяла же их друг от друга как раз «твердь». 7. И создал Бог твердь, и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью. И стало так. 23. Когда бог сказал: «Да будет свет», сразу же возник свет, и все тут. Однако свет - это не материальное тело, и люди не имели ни малейшего представления, как его можно «создать». Твердь же была материальным объектом, по крайней мере, по представлениям того времени, поэтому после слов бога «Да будет твердь» авторы «Жреческого кодекса» добавляют: «И создал бог твердь». Можно бы рассматривать эту фразу просто как повтор: бог сотворил твердь, лишь произнеся необходимые слова. С другой стороны, создается четкое впечатление, словно бог и впрямь выковал тонкий металлический колпак, приспособил его над землей и соответствующим образом закрепил. Очень уж безыскусная картина сотворения мира... Но ведь в вавилонском мифе о начале мироздания боги ладят Вселенную чисто человеческими методами, и определенные следы такого представления вполне могли закрепиться в лексике «Жреческого кодекса». Они же объясняют, почему богу потребовалось несколько дней для завершения работы. Будь это вопрос одной лишь божьей воли, всю процедуру можно было бы совершить в мгновение ока. Но коль скоро речь идет о многотрудной «работе по металлу», тогда перед нами четкое указание на то, что бог обладал действительно сверхчеловеческими способностями: на создание всего неба он затратил один-единственный день. 24. Вот прямое подтверждение того, что вода была не только под твердью (знакомая нам всем вода, которую мы встречаем на земной поверхности), но также и над нею (та вода, которая выпадает в виде дождя). Судя по всему, никому и в голову не приходило задуматься: а не настанет ли день, когда весь запас воды над твердью будет израсходован? Или же, коли на то пошло, не случится ли, что запас воды под твердью увеличится до последнего
предела и займет все доступное пространство? Мы-то знаем, конечно, что поскольку тверди в библейском смысле не существует, то нет и воды, которая «над твердью». Вся вода, что существует на Земле, существует над ней, и нигде больше. Солнце нагревает океан и вызывает испарение воды, которая конденсируется в крохотные капельки; собравшись в облака, гонимые ветром, они при соответствующих условиях сливаются в более крупные капли и проливаются дождем, после чего влага вновь стекает в океан. Полный цикл кругооборота чрезвычайно сложен, его трудно прогнозировать в деталях (любой синоптик знает это на собственном опыте), но это полностью замкнутый цикл, и дождь в той же мере находится «под твердью», в какой здесь находятся и реки и моря. 8. И назвал Бог твердь небом. (И увидел Бог, что это хорошо.) И был вечер, и было утро: день второй. 25. Из этой фразы с очевидностью следует, что первый стих книги Бытие - всего-навсего краткое изложение того, что последует дальше. Первый стих гласит : «В начале сотворил Бог небо и землю», но, в сущности, как описано ниже, «небо» было сотворено только на второй день. В этом стихе особо подчеркивается, что «небо» - лишь название тверди. В дальнейшем в Библии то же слово порой обозначает обиталище бога, расположенное где-то над твердью. Так, читаем: «Господь во святом храме Своем, Господь, - престол Его на небесах» (Пс. 10:4). Это указание встречается только в тех книгах Ветхого завета, которые были написаны в последнюю очередь. В более ранних текстах подразумевалось, что бог живет на горе Синай или в Ковчеге завета. Однако к тому времени, когда создавался Новый завет, представление о небе как обиталище бога, расположенном над твердью, стало общепринятым, с этого начинается молитва «Отче наш»: «Отче наш, иже еси на небеси». В наше время, когда хорошо известно, что тверди в библейском смысле не существует , понятие «небо» сохранило для верующих единственное значение: место, где обитает бог. Хотя и оно не имеет никакого отношения к Вселенной, доступной научным наблюдениям и измерениям. 9. И сказал Бог: да соберется вода, которая под небом, в одно место, и да явится суша. И стало так. (И собралась вода под небом в свои места, и явилась суша.) 26. Последовательность действий, в которой господь творит мир (как это описано в первых стихах книги Бытие), выглядит весьма логичной, если глядеть на всю эту схему глазами авторов «Жреческого кодекса». Процесс сотворения напоминает суживающуюся спираль, все идет от внешнего к внутреннему, «завинчиваясь» вокруг венца творения - человека. Итак, переход от Хаоса к Космосу - разделение и отталкивание друг от друга космических тел знаменующие конец случайного перемешивания вещества во Вселенной, - начинается в первый день вместе с сотворением света и его отделением от тьмы. Все это пока связано с объектами «нематериальными». На второй день отделяется материальная часть Вселенной, но та, что расположена, образно говоря, дальше всего от человека, небо «над головой». «Земля под ногами» пока вообще не определена; «небо» вводится для того, чтобы отделить «воды» от всего остального. Лишь на третий день бог уделяет внимание земле и снова происходит акт раздела. Поначалу земля состоит из воды и суши, перемешанных, словно тина, но по божьему повелению вся влага сконцентрировалась в одном месте, а то, что оста-
лось, по кусочкам сложено вместе, высушено и с соизволения всевышнего вознесено над водной гладью - «над уровнем моря». Земля возникла около 4,6 миллиарда лет назад в результате концентрации больших масс вещества в первоначальном газопылевом облаке, давшем рождение Солнечной системе. По мере разогрева Солнца, отбиравшего дополнительную энергию из облака, нагревалась и Земля. Правда, не так сильно: формировавшаяся в то время масса будущей планеты была неизмеримо меньше формировавшегося будущего Солнца. Однако температура нашей планеты все же достигала значительной величины, препятствовавшей образованию и атмосферы и океана. То и другое могли бы дать Земле легкие молекулы, но из-за огромной температуры они слишком разгонялись, и слабое (к тому времени) гравитационное поле не в силах было их удержать. Некоторые, впрочем, задерживались на поверхности - и не только задерживались, но образовывали тесные сцепления с другими такими же молекулами. Так постепенно формировалась земная «твердь». После того как основа планеты «утвердилась» окончательно, первоначальная хаотическая смесь мало-помалу - в течение нескольких миллионов лет - выпадала в осадок. Наиболее плотные ее компоненты «тонули» по направлению к центру Земли; там сейчас находится ядро, состоящее из расплавленного металла (в основном железа и никеля, в пропорции 10:1) . Более легкие составляющие, наоборот, всплывали на поверхность, образуя мантию и кору планеты. Постепенно геологические процессы приводили к тому, что еще более легкие молекулы отрывались от твердеющей основы. Происходила конденсация воды; менее плотная, чем твердые структуры, она поднималась вверх, заполняя низины и впадины на неровной земной «коже». И, наконец, над твердью и водами запузырились самые легкие молекулы - рождалась атмосфера планеты. Среди ученых нет полного согласия по части деталей, но в целом научная картина образования океанов соответствует библейской... как мы уже отметили, «с точностью до наоборот». Ведь из Библии следует, что земная твердь отделилась от первичной жидкой субстанции. Ученые же утверждают обратное: «суша» дала рождение океану. 10. И назвал Бог сушу землею, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что это хорошо. 11. И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя (по роду и по подобию ее, и) дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так. 27. Стоило только возникнуть суше, как бог пожелал украсить ее растительностью. Может показаться, что он сделал это несколько преждевременно: все остальные формы жизни появятся позже. Однако не следует забывать, что в древности растения, в отличие от животных, «жизнью» не считались. Подобные представления продержались фактически до 30-х годов XIX века, когда научные эксперименты позволили удостовериться: растительные и животные ткани построены из похожих клеток, в этих клетках одинаковые типы молекул и протекают общие химические реакции; короче, и те и другие представляют жизнь. Но для создателей «Жреческого кодекса» растительность оставалась тем, чем она представлялась тогдашним мыслителям, - пищевым продуктом, производимым почвой. С точки зрения науки, занимающейся вопросами происхождения жизни, первые ростки ее на суше представляли собой действительно простейшие растения. Было это около 425 миллионов лет назад. И только спустя еще 20 миллионов лет, возможно, возникла «сухопутная» фауна. Растения суши имеют зеленую окраску из-за наличия в них хлорофилла - слож-
ного соединения, ответственного за фотосинтез. При этом процессе световая энергия может быть использована для расщепления молекулы воды на водород и кислород. Кислород высвобождается в воздух, в то время как водород, соединившись с двуокисью углерода (ее всегда в избытке в окружающем воздухе), образует крахмалы, сахара и жиры. А те - в комбинации с абсорбированными из почвы минералами - дают белки, нуклеиновые кислоты и растительные ткани. Животным этого не дано. Они могут лишь использовать энергию окисления растительных молекул (или животных, поедающих растения). Понятно, что до тех пор, пока растениям не удалось «ухватить» часть солнечной энергии и сохранить ее, никакие животные, от нее зависящие, на свет появиться не могли. Итак, пальма первенства принадлежала растениям, но и животные «не задержались» . Две формы жизни своим существованием поддерживали необходимое равновесие. Растения поглощали двуокись углерода и воды, взамен производя кислород и сложные молекулы. Животным оставалось «потреблять» эти сложные молекулы вместе с кислородом, чтобы в свою очередь снабжать растительный мир двуокисью углерода и водой. Общим горючим для этого природного «двигателя жизни» служила энергия Солнца. 28. Подчеркивание: трава «сеет семя», а дерево плодовитое «приносит по роду своему» - может означать только одно: яблоня даст рождение только яблоку, и ничему другому, морковь - моркови и так далее. Этот библейский стих ясно указывает на то, что с самого начала жизнь была сотворена раздельной - на виды, роды и т. п. - и что нет никакой возможности нарушить эти «сословные» границы. Здесь кроется глубочайшее расхождение с точкой зрения науки. Палеонтологические доказательства, равно как и генетические, биохимические, физиологические, - все однозначно говорит за то, что жизнь на Земле медленно развивалась в течение миллиардов лет, происходила биологическая эволюция, в процессе которой одни виды давали рождение многим другим, в то время как некоторые виды вымирали. Хотя никакое научное заключение не является (да и не может в принципе быть) абсолютно неопровержимым, доказательства в пользу эволюционной картины зарождения жизни на Земле столь сильны, что никакой биолог, заботящийся о своей профессиональной репутации, не позволит себе усомниться в этом. Во всем же, что касается деталей эволюционного процесса, споров и сомнений хватает. 12. И произвела земля зелень, траву, сеющую семя по роду (и по подобию) ее, и дерево (плодовитое) , приносящее плод, в котором семя его по роду его (на Земле). И увидел Бог, что это хорошо. 13. И был вечер, и было утро: день третий. 14. И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной (для освещения земли и) для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов; 29. Суша уже почти полностью готова, и богу осталось нанести последний глянец, перед тем как сдать «объект» его будущим владельцам - представителям животного мира. Сотворенные им светила суть различные ярко светящиеся небесные тела: Солнце, Луна, планеты и звезды. Вспомним, что свет был создан в первый день сотворения мира, а вот «светильники» - только на четвертый. Противоречие? Вовсе не обязательно. Ибо из библейского текста не следует, что для создания света необходимы Солнце, Луна или что-то иное, «дающее свет». Свет можно рассматривать как некую нематериальную сущность, и в этом случае Солнце играет роль сосуда, в который она заключена .
Можно вообразить себе такую картину: первые три дня небосвод был заполнен равномерно рассеянным светом, обильно освещавшим Землю. Создание «светил на тверди небесной» привело к точечным источникам света. Интересно, что все это не так уж расходится с научными предположениями о начальной стадии эволюции Вселенной. Если снова вернуться к господнему повелению: «Да будет свет!» (в нашей вольной интерпретации именно эта команда вызвала Большой Взрыв), то логично признать: свет (энергия) во Вселенной какой-то отрезок времени пребывал в рассеянном виде; при этом, конечно, «ранняя» Вселенная занимала объем куда меньший, чем нынешняя. Только спустя некоторое время температура упала настолько, что материя начала «конденсироваться» в галактики и звезды. С этой точки зрения "светила на тверди небесной и вправду образовались после собственно «света». 30. Продолжая процесс превращения хаоса в космос, создатель «разделяет и властвует». Он собирает первичный рассеянный свет, упаковывает его в различного вида контейнеры - большую часть помещает в «сосуд» под названием Солнце -ив результате добивается большего эффекта в разделении дня и ночи, чем раньше, когда счел, что достаточно просто громогласно провозгласить свою волю . 31. «Светила на тверди небесной» - объекты многоцелевые, и первая их функция, о которой только что сообщила строка из Библии, - являть «знамения, времена , дни, годы». Уже в раннем доисторическом прошлом движения небесных тел служили средством отсчета времени. Появление Солнца означало начало дня, Луны - начало месяца и года. По разным созвездиям в ночные часы «читали» наши предки на небе смены времен года. Все это было архиважно для крестьян, пастухов и охотников, так как многие явления животного и растительного мира - цветение и отмирание, случка и вынашивание потомства у домашних животных, миграции диких зверей, птиц и рыб - жестко привязывались к сезонным циклам. Поэтому значимость для древнего человека «времен, дней, годов» сомнений не вызывает. А вот как быть с этими непонятными «знамениями»? Само слово может быть никак не связано с тремя другими, возможно, в один ряд с ними его ошибочно поставил переводчик, готовивший издание Библии короля Якова. В новом английском издании Библии стих звучит по-другому: «...да будут светила небесные служить знамениями для празднеств и для времени года, и для годов»; таким образом, «знамения» отмечают всего лишь красные листки календаря . Но этого мало... Слово «знамение» чаще всего используется в Библии для обозначения чудодейственных деяний божьих, имеющих целью направить человека по начертанному свыше пути. Когда Моисея послали к фараону просить об освобождении томившихся в рабстве детей Израиля, бог дал ему силу для свершения двух чудес, которые должны были произвести впечатление на соплеменников и заставить их признать право Моисея на лидерство. Бог сказал: «Если они не поверят тебе и не послушают голоса первого знамения, то поверят голосу знамения другого...» (Исх. 4:8). И позже бог обещает Моисею успех в деле чудотворства: «И жезл сей... возьми в руку твою: им ты будешь творить знамения» (Исх. 4:17). Намекая на будущие казни, которые он нашлет на Египет - в знак своего недовольства и в качестве предупреждения фараону, чтобы прислушался к словам Моисеевым, - господь грозит: «...явлю множество знамений Моих и чудес Моих в земле Египетской» (Исх. 7:3). Совершенно ясно, что под «знамениями» следует понимать какой-либо божественный акт, с помощью которого господь извещает, направляет и карает людей. Тогда все небесные тела «развешаны» не просто как календарные напоминания, но
и как своего рода письменные указания всевышнего. Так произошло, что множество народов, населявших Междуречье (мы их теперь огульно называем вавилонянами), первыми детально разработали правила чтения небесных перемещений на фоне неподвижных звезд. Эти народы держали первенство в «звездочтении» во время вавилонского плена (VI век до нашей эры). Видимые движения Солнца, Луны и пяти известных в то время планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) были, разумеется, чрезвычайно сложны. Поэтому вавилоняне заключили, что подобная сложность «просто так» быть не может. И, исходя из логичного, с их точки зрения, предположения, что «все сущее создано для человека» (точка зрения, поддержанная и Библией), вывели следующее. Видимая с Земли небесная неразбериха на деле скрывает важную информацию, предназначенную людям. Вавилоняне обожествляли планеты (эту практику позже подхватили многие народы; не изжита она в определенной мере и в наши дни - мы продолжаем называть планеты именами греческих и римских богов), и следующий шаг умозаключений не заставил себя ждать. Движение небесных светил - это не что иное, как зашифрованное указание «сверху», которое должно принять к сведению. Небесная криптограмма скрывала планы богов и служила, как бы фонариком, который мог осветить будущее. Казалось, научись люди читать эти звездные шифровки - и, как знать, может, Вселенная поумерила бы своенравность и человечество почувствовало бы себя в большей безопасности. Древние вавилоняне прилагали недюжинные усилия, чтобы интерпретировать звездный код. При этом они исходили из образов, которые (по их представлениям) принимали созвездия ночного неба, либо из символов, связанных с каждой конкретной планетой, либо из каких угодно иных соображений, только бы они казались достаточно убедительными в те давние времена... Короче, вавилоняне были первыми изобретателями весьма сложной системы «знаний» - астрологии. От них эстафету переняли греки и римляне, после чего передали ее средневековой и нынешней Европе. Переселенные в Вавилон евреи презирали местную религию. Даже принимая общие мазки вавилонского мифа о сотворении мира, они его так модифицировали, что начисто исключили наиболее оскорбительные для них места. Так, многобожие было сведено к одному трансцендентному высшему существу, были опущены любые упоминания о его «соперниках» или о грозящей ему опасности со стороны Хаоса и сделано множество аналогичных «редакций». В частности, евреям идея обожествления небесных тел пришлась не по душе. И в их описаниях сотворения мира специально оговорено: все небесные тела созданы богом и, следовательно, полностью покорны его воле. А так как астрология древних вавилонян опиралась на их же многобожие, то и эта «наука» у евреев превратилась в объект презрения. Их уверенность в постоянном направлении человека божеством требовала и большей ясности и конкретности его указаний: пусть в сновидениях или в непосредственном контакте с людьми, но никак не посредством таинственных звездных шифрограмм (которые кто мог прочесть, а кто - нет) . Как бы то ни было, вполне определенное слово «знамение» из библейского стиха не выкинешь, и есть большой соблазн предположить, что под этим термином понимается именно астрология. Включив ее в священное писание, авторы Библии как бы «освятили» ее саму, и куда же теперь ее денешь?.. Мнение ученых по поводу астрологии известно: бессмысленный предрассудок, и только. Местонахождение конкретной планеты на небосводе никоим образом не может оказывать влияние ни на свойства личности, родившейся под указанным знаком, ни на поступки человека в повседневной жизни.
15. и да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы светить на землю. И стало так. 32. «Осветительная» функция небесных тел упоминается только вослед «календарной». С нашей точки зрения, их следовало бы поменять местами, но это совершенно не согласуется с внутренней логикой «Жреческого кодекса». Рассеянный свет первых трех дней творения представлял собой весьма слабый осветительный прибор для будущего хозяина дома - человека. С помощью этого светильника, дающего ровное и неизменное освещение, не представлялось возможным измерять время, тогда как постоянно меняющие положение на небе Солнце, Луна, планеты, звезды являли собой готовый календарь. То, что они вдобавок еще и освещали «дом», подразумевалось как нечто вторичное. 16. И создал Бог два светила великие: светило большее, для управления днем, и светило меньшее, для управления ночью, и звезды; 33. «Два светила великие» - это конечно же Солнце и Луна. Они явно крупнее всех иных источников света на небосводе, если не считать эпизодических комет (о них, кстати, в Библии ни слова). По сравнению с этими светилами все прочие представляются просто светящимися точками. Между прочим, бог, хотя и дает наименования дню и ночи в первый день творения, суше и морю - во второй, дать имя Солнцу и Луне как будто запамятовал. И в только что приведенном стихе о них говорится как о безымянных светилах. И все же несомненно, что имеются в виду Солнце и Луна. 34. Действительные размеры Солнца и Луны несоизмеримы, но видимые - примерно равны; чтобы убедиться в том, достаточно хоть раз понаблюдать полное солнечное затмение. Это всего лишь совпадение. Реальный диаметр Луны - 3476 километров, Солнца - 1392 тысячи километров, и только различие в расстояниях от Земли скрадывает истинную величину Солнца. Никакой природной закономерности в том, что нашему взору они предстают приблизительно равновеликими, искать не нужно - поработал случай, и все. Но как только мы переходим к сравнению интенсивности излучения обоих светил, вопрос «что больше?» сразу снимается. Солнце испускает света в 4 65 тысяч раз больше, чем «самая яркая» Луна. Причина яснее ясного: Солнце - горячее тело и светит само, Луна только отражает ничтожную часть солнечного света. 35. Солнцу приданы функции дневного управляющего. Вспомним, однако, что, согласно библейскому описанию, день и ночь были сотворены и наречены так в первый же день. Рассеянный первосвет предположительно сиял в небесах в определенные промежутки времени и не сиял в другие - стало быть, «день» и «ночь» существовали и до сотворения Солнца! Однако, с тех пор как оно возникло, свет прибывал и убывал в зависимости от местонахождения светила, и с его закатом вовсе исчезал. В этом смысле Солнце «правит» днем. С точки зрения науки рассеянный свет, «включающийся» периодически, - это вообще нечто малопонятное. Да и Солнце, если разобраться, не может «править» днем, поскольку само есть день. Иначе говоря, день - это просто фиксация нашего местонахождения вблизи источника света, мощностью равного Солнцу. Не станет Солнца, и понятие «день» потеряет всякий смысл. 36. Меньшее светило - Луна - правит ночью. По крайней мере, когда ночь лунная, сомнений в притязаниях Луны на роль «управительницы» не возникает. Однако видимые перемещения нашей космической соседки никак не связаны с видимым же движением Солнца: в любой момент времени Луна может находиться в небе и
вместе с Солнцем, и в отсутствие его. Тем не менее, яркости Солнца достаточно, чтобы затмить Луну, и в дневное время мы ее не видим. За исключением одной-двух ночей в течение каждых 29-30 суток, когда Луна оказывается слишком близко к Солнцу (не говоря о действительно редких случаях, когда она проходит перед его диском), Луну ночью всегда можно наблюдать. Даже когда наблюдение ограничено всего лишь краткими периодами - сразу после заката или перед самым рассветом. И когда бы она ни появилась в ночном небе, она окажется самым заметным небесным объектом в эти часы. Луна привлекает внимание еще и своей непохожестью на Солнце. Не всегда она является нашему взору в виде сверкающего диска, чаще видна лишь часть его- так называемые «фазы». Луна меняется от ночи к ночи. Сначала тоненький серпик, показавшийся в предзакатный час, потом, утолщаясь, серп превращается в полный светящийся круг, высоко вознесшийся в полночном небе, а далее все происходит в обратном порядке. После завершения каждого цикла Луна проходит за Солнцем с запада на восток, начиная новый цикл. Кстати, чем ярче и полнее Луна, тем дольше она проводит на ночном небе; в этом смысле полнолуние означает и возможность наблюдения «царицы ночи» всю ночь напролет. Итак, вполне веские основания связывать Луну с ночной порой, но подспудно не мешает помнить, что она столько же времени проводит на небе в дневные часы. Что касается фаз Луны, то они, естественно, легли в основу многих календарей, в которых счет месяцам идет с новолуния (точнее, с первого появления тонкого серпа в послезакатное время). Так поступили и вавилоняне, а от них обычай перешел к евреям и грекам. 37. О сотворении звезд Библия говорит как бы мимоходом, словно это какие-то несущественные дополнения к генеральному плану. Не упомянуть их было нельзя, но лишь подчеркнув, что они суть создания господня, лишенные какой бы то ни было собственной «божественности», и только. Звезды не играли существенной роли ни в качестве светильников, ни как основа календаря, потому их и почтили всего одним словом. Видимые как звезды планеты - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн - не удостоились и этого. Авторы «Жреческого кодекса» дают ясно понять, что Земля старше любого из небесных тел. Землю бог вычленил из Хаоса, сотворил сушу, растительность - все это на третий день; небесные тела - за один присест - только на четвертый . В этом вопросе научные представления снова круто расходятся с библейскими. Солнечная система формировалась из пылевого первооблака таким образом, что все ее части возникли почти одновременно. Солнце, Земля, Луна и все планеты, а также их спутники, астероиды и кометы - ровесники, им всем минуло около 4 6 миллиарда лет. Нет никаких научных оснований считать Землю старше других. Иное дело звезды. Их возраст существенно разнится, и многие гораздо старше Земли и Солнца. Некоторые, вероятно, столь же древни, как и сама Вселенная, ибо возникли сразу после Большого Взрыва. А раз так, то они, возможно, втрое старше Солнца и Земли. 17. и поставил их Бог на тверди небесной, чтобы светить на землю, 18. и управлять днем и ночью, и отделять свет от тьмы. И увидел Бог, что это хорошо. 19. И был вечер, и было утро: день четвертый. 20. И сказал Бог: да произведет вода пресмыкающихся, душу живую; и птицы да полетят над землею, по тверди небесной. (И стало так.) 38. Теперь, когда все неживое убранство небес и Земли на месте, самое время
приступать к выполнению завершающей части работ - сотворению жизни. Она тоже создавалась в несколько этапов, причем движение было от периферии к центру мироздания - человеку. В буквальном смысле: поскольку в будущем человеку предполагалось отдать во владения сушу, господь первым делом позаботился о тех жизненных формах, которыми собирался заселить воду и воздух. Начал он с морских созданий. «Пресмыкающиеся» (в оригинале the moving creature, то есть просто «движущиеся», - значит уже не растительные виды, созданные на третий день и неспособные произвольно менять место, где пустили корни. 39. Специально оговорено: пресмыкающиеся - «души живые»; о растительности ничего подобного сказано не было. Более чем ясное указание на то что, по мнению создателей «Жреческого кодекса», растительная жизнь - и не жизнь вовсе и мир растений существовал до появления каких-либо форм жизни. Собственно говоря , ее бог начал творить лишь на пятый день. Наука придерживается иного мнения. Жизнь теплилась в морских глубинах еще до того, как животные заселили сушу (пока формальное соответствие с библейской версией сотворения), но, в прямом противоречии с авторами «Жреческого кодекса», растения - живые организмы - также существовали в океане до «колонизации» суши. Вот как это происходило. Приблизительно 3 миллиарда лет назад океан уже кишел жизнью, в то время как суша пребывала в абсолютно стерильном2 состоянии. Самыми примитивными формами жизни были крошечные, размером с бактерию, одноклеточные - не растения, не животные (с нашей точки зрения). Некоторые из этих одноклеточных - сине-зеленые водоросли - обладали хлорофиллом и могли поддерживать фотосинтез, словом, вели себя, как растения. И сегодня океан полон микроорганизмами, которые служат основой существования для других, более развившихся форм жизни. Огромная часть этой плавающей микрожизни - планктон - состоит из зеленых клеток, осуществляющих реакцию фотосинтеза совсем как их зеленые аналоги на суше. Достаточно сказать, что на долю морской растительности приходится около 4/ 5 всего фотосинтеза на Земле. Но, в отличие от растительного мира суши, видимого невооруженным глазом (большинство видов деревьев вообще выше и толще любого животного), морская растительность, исключая водоросли, слишком мелка. Именно поэтому ничего о ней не знавшие авторы «Жреческого кодекса» ни единым словом не заикнулись о морских растениях. Ранние образцы микрожизни включали также «животные» клетки, неспособные поддерживать фотосинтез и пробавлявшиеся за счет растительных. И лишь около 600 миллионов лет назад появились многочисленные организмы приличных размеров - живые существа, обладавшие сложной внутренней структурой, о чем можно судить по ископаемым остаткам. Итак, весьма развитая морская фауна населяла океан за 200 миллионов лет до появления первых видов растительности на суше. То есть все происходило как раз наоборот по сравнению с библейским описанием. Только примерно 425 миллионов лет назад растительные организмы настолько усложнились, что смогли перебраться на сушу; вскоре к ним присоединились и первые представители фауны. 40. Слово «птицы» следует понимать максимально широко. Еврейское «оф» в Библии короля Якова переведено как fowl (редко употребляемое - «птица, дичь», даже «домашняя птица», обычно просто «курица» или «петух». Более точное значение дает Пересмотренный стандартный текст Библии: bird, то есть просто «птица». Однако на деле слово «оф» значит нечто большее, ибо птицами класс существ, способных летать, не ограничен. Например, прекрасные летуны, летучие мыши от- 2 Ну, микроорганизмы скоре всего уже обитали там.
носятся к млекопитающим, библейские же авторы относят их к птицам. В тексте Библии есть стих, где перечислены виды птиц, которых нельзя употреблять в пищу: «...цапли, зуя с породою его, удода и нетопыря» (Лев. 11:19) . Современному читателю это покажется странным (как, впрочем, и отнесение китов к «рыбам»): летучие мыши и киты принадлежат к отряду млекопитающих, хотя стихия первых - небо, а вторые никогда не покидали моря. Но следует все время помнить, что любая классификация - порождение человеческого ума. Это мы группируем различные типы животных в отряд млекопитающих, исходя из близости некоторых их физиологических признаков - вынашивание детенышей, наличие молочных желез и диафрагмы, волосяной покров и тому подобное. Для нас все это имеет прямой смысл в свете эволюционной картины развития жизни. Но почему бы не предположить, что более удобной окажется какая-то иная классификация? Киты - если рассматривать их физиологию - ближе к кроликам, нежели к рыбам. Но коль скоро встала задача поймать кита, вы непременно отправитесь туда, где обитают рыбы, а не кролики. Так что с практической точки зрения удобнее построить классификацию, может быть, по ареалу обитания, поместив кита с рыбами, а летучих мышей с птицами. Можно пойти еще дальше, дополнив последний класс еще и насекомыми. В Библии , кстати, так и сделано, ибо насекомые тоже способны летать. Перечисляя животных, запрещенных к употреблению в пищу, Библия устанавливает: «Все животные пресмыкающиеся, крылатые, ходящие на четырех ногах, скверны для вас» (Лев. 11:20). Поскольку двумя стихами ниже сделано исключение для саламандры, которая скорее летает3, чем ползает ясно, что в число «крылатых» включены и насекомые. Пересмотренный стандартный текст Библии дополнительно уточняет: «крылатые насекомые». Таким образом, слово «оф» действительно относится к трем очень разнящимся типам летающих созданий: насекомым, собственно птицам и летучим мышам. (Был и четвертый: летающий ящер птерозавр, но он давно вымер, и авторы «Жреческого кодекса» не имели о нем ни малейшего представления.) Из библейского текста следует, что все «летающие» были сотворены одновременно , по мановению божественной руки. Наука снова возражает: появление каждого нового вида потребовало значительного времени. Старейшины среди земных летающих существ - насекомые. Самые примитивные из них одними из первых заняли сушу около 400 миллионов лет назад. Те первонасе- комые, вероятнее всего, не умели летать, и еще около 100 миллионов лет минуло, пока эволюция не позаботилась о крыльях. И вот в течение более 100 миллионов лет воздушные пространства планеты безраздельно принадлежали насекомым. Около 170 миллионов лет назад появились первые птерозавры и птицы. Еще через сотню миллионов лет птерозавры вымерли, а птицы выжили и, как мы знаем, преуспели. Летучие мыши были последними «летающими», появившись на свет около 50 миллионов лет назад. 21. И сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и всякую птицу пернатую по роду ее. И увидел Бог, что это хорошо. 41. В Библии короля Якова это «большие киты», однако, перевод сделан с еврейского «таннин», что означает «большая морская рыба» (Пересмотренный стандартный текст Библии дает «чудища морские»). В других местах слово «таннин» употребляется в разных значениях, но нигде библейские авторы не подразумевают 3 Это уже фантастика. Саламандры — род животных из отряда хвостатых Земноводных, включающий более продвинутые виды, которые отчасти практикуют живорождение и живут на суше. По внешнему виду немного похожи на ящериц (пресмыкающихся). Возможно, автор перепутал с саранчой.
китообразных. Например, когда господь внушает Моисею: «...ты скажи Аарону... возьми жезл твой и брось (на землю) пред фараоном (и пред рабами его) ,- он сделается змеем» (Исх. 7:9) . Или вот еще место в Псалтири: «...Ты сокрушил головы змиев в воде» (73:13). Упоминаемый авторами Библии «таннин», вероятно, восходит к морскому чудищу хаоса, о котором говорится в вавилонской версии мифа о сотворении. То, что авторы перевода Библии короля Якова подчеркивают слово «кит», означает, скорее всего, выражение их идейного несогласия с предшественниками. Ведь морское чудовище - кит - никак не может быть богом-антиподом, его схватка с подлинным богом, естественно, обречена на поражение. Даже самый представительный из образчиков земной фауны - а кит таковым и является - все же не более чем тварь господня и во всем ему подчинена. Конечно, если кому и выступать в амплуа морских чудовищ, то это китам. Антарктический голубой кит достигает в длину 30 метров и весит чуть ли не полтораста тонн. Это не только самое большое существо из всех, обитающих на Земле, но, возможно, и из обитавших когда-либо. Чуть меньше кашалот (до 20 метров) , но это самый свирепый и плотоядный представитель семейства (голубой кит, например, питается только морской «мелочью»). Другие морские (в смысле водоплавающие) чудовища - гигантские кальмары, гигантские медузы, крокодилы, гигантские морские моллюски и тому подобное. Плюс вымершие плезиозавры - огромные морские ящеры длиной до 15 метров, в основном за счет шеи. Впрочем, в Библии можно встретить упоминание о более странном существе - левиафане. Иногда это всего лишь другое название реально существующих крокодила или змеи, но порой авторы явно подразумевают морское чудовище хаоса: «Ты сокрушил голову левиафана» (Пс. 73:14). В более поздних преданиях, созданных романтически настроенными фантазерами-раввинами, левиафан превращается в огромного зверя, наподобие описанного в главе 41 Книги Иова. На самом же деле речь там идет, по-видимому, о более чем прозаическом крокодиле. Но вернемся к комментируемому стиху книги Бытие. Снова мы имеем прямое указание на то, что все твари морские созданы в один присест. И снова резкое противоречие с точкой зрения науки. Микроскопические формы жизни зародились в океане 3,5 миллиарда лет назад. Приличных размеров беспозвоночные кишели в морских глубинах около 600 миллионов лет тому, а первая известная науке рыба появилась еще спустя 100 миллионов лет. После этого 300 миллионов лет прошло - и возникают плезиозавры, правда, вымершие спустя 130 миллионов лет безраздельного хозяйничанья в водных просторах. Что касается китообразных, то они относятся к млекопитающим. Их далекие предки, несомненно, населяли сушу, но, за неимением каких-либо доказательств эволюции китообразных, мы пока не можем установить, от какого именно вида произошли нынешние киты4. Знаем только, что они впервые появились в океане, по-видимому, около 70 миллионов лет назад. 42. Отметим еще, что животные, как и растения, сотворены раздельно («по роду их») . Не стоит еще раз повторять, сколь разительно отличается это представление от точки зрения науки. 22. И благословил их Бог, говоря: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте воды в морях, и птицы да размножаются на земле. 43. «Благословлять» означает пожелание многих вещей, как-то: счастья, про- Нет, происхождение китов хорошо изучено. Кстати, бегемоты являются ближайшими живыми родственниками китов; они произошли от общего предка примерно 54 миллиона лет назад.
цветания, удачи. По правилам, только бог может благословлять, так как лишь ему подвластна судьба человека. Людям, правда, не возбраняется благословлять именем бога, и бог может обращать на это внимание или нет - как ему заблагорассудится . 44. Первое благословение божье - и какое: плодитесь и размножайтесь! Что ж, это не лишено смысла. Все живое не может размножаться беспрерывно, пока ему не обеспечены достаточные запасы пищи и безопасное окружение. И то и другое - воистину счастье, это легко подтвердит всякий, кто лишен первого либо второго. Однако, согласно «Жреческому кодексу», благословение прозвучало на самой начальной стадии развития жизни - вполне возможно, господь изготовил лишь пробную партию живых существ (или даже всего по паре каждого вида). Обратим внимание на предыдущий стих: «...которых произвела вода». Фраза может означать только множественность видов, но не множество индивидуальных представителей каждого вида. Правда, вопрос, был ли мир в основном пуст и приготовлен для экспансии жизни, остается открытым. Далее, благословение в одних случаях теряет значение благословения в других . После засухи нет большего блага, чем проливной дождь. Но когда реки выходят из берегов, один добавочный день ливня становится сущим проклятьем. Точно так же обстоит дело с ростом населения. Неоднократно было подмечено, что безграничный - в благоприятных условиях - рост той или иной популяции живых существ может обернуться трагедией. Животные просто съедят всю пищу, а при наступлении менее благоприятных условий возникают болезни, падеж и в результате - резкий скачок рождаемости вниз. Иногда настолько резкий, что уже не приходится ждать наступления нового цикла «благоприятных условий»... Это только один пример того, как божественное благословение оборачивается Проклятьем . Все это давно известно и демографам, человеческое общество дает множество аналогичных примеров. Во всяком случае, многие специалисты горячо оспаривают благотворную роль призыва к неограниченному воспроизводству населения. В 1798 году английский экономист Томас Роберт Мальтус первым обратил внимание на ужасные последствия перенаселенности. Он утверждал, что способность человечества к увеличению своей численности прямо зависит от запасов продовольствия и что войны, стихийные бедствия и болезни - все это варианты решения проблемы народонаселения, выбранные самой природой для ограничения его роста. По представлению Мальтуса, единственный путь избежать мрачного и бесконечного цикла катастроф - производить меньше детей. Иначе говоря, английский ученый призывал к половому воздержанию. (Если это и вправду единственный путь, то надежда на решение проблемы слабая...) Уныние Мальтуса, кажется, преувеличено, ибо уже в те времена, когда он опубликовал свои исследования, началась промышленная революция. Она, кроме всего прочего, дала человечеству в распоряжение неистощимые источники энергии (уголь, нефть, природный газ, ветер, воду и так далее), которые, в свою очередь , позволили во много раз увеличить выработку продуктов питания в мире. Не будем забывать, что наука к тому же во многом защитила жизнь людей от таких напастей, как болезни и неправильное или недостаточное питание. Но, оказывается, то была отсрочка, а вовсе не избавление от грозящей опасности . Население Земли сейчас вчетверо больше того, что окружало Мальтуса. И люди - в среднем - сегодня живут лучше. Однако и расход энергии, сделавший все это возможным, сейчас в сотни раз превосходит тот, что был в канун XIX века. И мы начинаем испытывать беспокойство в связи с этой лавиной энергии. Мало того, что ее еще требуется крепко держать в узде, дабы избежать чувствительных встрясок, - сегодня уже все население Земли в той или иной мере ощущает последствия невосполнимой утраты экологического равновесия на планете.
В этих условиях всякое новое увеличение рождаемости представляет немалую опасность. И приказание «плодиться и размножаться» ныне, в изменившихся обстоятельствах, конечно же, никакое не благо, а скорее смертное проклятье. 45. Приказание относится только к животным. Ничего подобного в отношении созданных на третий день растений произнесено не было. Может быть, потому, что каждое растение само5 воспроизводит себя. Животные, напротив, вынуждены соединяться друг с другом, производить потомство путем полового размножения. Так что благословение дано тем, кто в нем нуждается, оно как бы вдохновляет и придает силы для совершения столь ответственного акта. Однако ведь и растительные организмы имеют мужские и женские клетки. Если сами растения не в силах передвигаться, то частички пыльцы, несущей мужские половые клетки, могут быть переброшены на пестики, расположенные в сердцевинах цветка, ветром или с помощью насекомых и птиц (пестик содержит женские клетки). В цветах многих растений есть одновременно и пестики и пыльники, производящие пыльцу, - в этом случае происходит так называемое самоопыление. Другие размножаются только посредством перекрестного опыления, когда пыльца с одного растения переносится на пестик другого; правда, требуется, чтобы и второе принадлежало к тому же виду. Некоторые растения производят только мужские клетки, другие - только женские. В этих случаях мы можем приписать таким представителям растительного мира мужской или женский род. Впервые на это обратил внимание итальянский ботаник Просперо Альпини около 1600 года, и его открытие произвело фурор в среде тех, кто, следуя Библии дословно, искренне полагал, что растения существенно отличаются от животных своей «сексуальной жизнью». 23. И был вечер, и было утро: день пятый. 24. И сказал Бог: да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и гадов , и зверей земных по роду их. И стало так. 25. И создал Бог зверей земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов Земных по роду их. И увидел Бог, что это хорошо. 46. После создания морских и небесных тварей господь принимается за конечную и, с точки зрения человека, самую ответственную часть работы: заселение суши. Испытанная ранее схема успешно применена и на сей раз: все животные созданы одновременно и с самого начала разделены на виды. Не будем пространно повторять уже сказанное не раз: наука придерживается совершенно иного (эволюционного ) мнения. 47. Слово «скоты» - это перевод латинского слова, означающего «собственность» . В ранних скотоводческих общинах главным мерилом богатства были стада домашних животных - овцы, козы, свиньи, верблюды, лошади, ослы и мулы. (В оригинале еще и kine - устаревшая поэтическая форма от «коровы».) Однако со временем в библейском тексте осталось слово «скоты», под этим следует понимать, как минимум, всех млекопитающих, которых можно одомашнить, в отличие от диких зверей. Разобранный стих также наводит на мысль, что некоторых млекопитающих провидение с самого начала определило на роль домашнего скота. Разумеется, в действительности ничего подобного быть не могло: все виды животных первоначально были дикими; одомашнивание некоторых представляло собой трудоемкий процесс. Да и человечество перешло к одомашниванию диких животных не так уж давно. 5 Интересно, а какие виды не сами воспроизводят себя? Возможно, имеется в виду, что у животных есть самцы и самки, но на самом деле некоторые виды животных могут размножаться и без помощи особи противоположного пола.
48. Под «гадами» авторы Библии разумеют всех нелетающих не млекопитающих. Это, в основном, пресмыкающиеся (английское слово reptiles восходит к латинскому глаголу «ползать») - змеи и ящерицы. А, кроме того, земные амфибии - жабы, нелетающие беспозвоночные - улитки, пауки, черви и прочие. 49. Продолжая схему рассуждений, предположим, что «звери земные» - это, очевидно, вообще все дикие млекопитающие. В реальной истории развития жизни на Земле они появились на свет совсем не в тот же отрезок времени, что и другие обитатели суши. Первые животные заселили ее около 400 миллионов лет назад, и не все, а только беспозвоночные и земноводные. Около 180 миллионов лет назад появились первые млекопитающие - маленькие и примитивные зверьки (из ныне живущих более всего на них похожи сумчатые крысы - опоссумы). Подлинное же царство млекопитающих наступило спустя еще 110 миллионов лет, когда вымерли, уступив им сушу, гигантские ящеры. И наконец, свой нынешний облик млекопитающие обрели всего 35 миллионов лет назад. 26. И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему (и) по подобию Нашему, и да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, (и над зверями) и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, пресляыкающимися по земле. 50. Господь готов к свершению итогового акта творения. Все еще идет шестой день, в который, напомню, сотворены животные суши. Но, оказывается, не все, осталось дать жизнь еще одному существу - даже и не животному в глазах авторов Библии, а чему-то неизмеримо более значительному. Значительность предстоящего финального акта подчеркивается тем обстоятельством, что богу потребовался совет посторонних. Об этом сказано вскользь, но примечательно, что раньше все команды шли от господа как бы в пространство, не допускали обсуждений и выражены были исключительно в первом лице. Фраза «сотворим...» действительно звучит так, словно всевышний обращается к кому-то, хотя кто еще может выслушивать его приказание? В вавилонском мифе о сотворении мира, который адаптировали авторы «Жреческого кодекса», бог отнюдь не пребывает в одиночестве; фактически богов множество, и слово «бог» в этом источнике есть не что иное, как перевод еврейского «Элохим» - множественного числа от слова «бог». Конечно, допускать, хоть в малом, политеистическую интерпретацию истории сотворения мира, как она изложена в «Жреческом кодексе» - значит, слишком многого требовать от тех, кто рассматривает Библию как священную книгу. И были предложены альтернативные объяснения. Фразу «сотворим...» (вместо «сотворю...») , как и последующие употребления местоимения «наш», следовало понимать либо в смысле царственного (либо редакторского) «мы». То есть смущающие покой верующего слова как бы подчеркивали высокое происхождение говорящего или, наоборот, служили безликим штампом, принятым в научной литературе. Одно возражение, правда, при этом не снимается: употребление этого самого «мы» по отношению к единственному числу - изобретение новейшего времени, во всяком случае , авторам Библии оно было неведомо. Можно сопротивляться «множественному числу» и дальше, утверждая, что оно употреблено с целью подчеркнуть гигантское множество функций, выполняемых божеством, его, так сказать, бесконечность. Но нетрудно догадаться, что это скользкая дорожка, она прямиком ведет к признанию многобожия... Что же остается в качестве возможного объяснения? Ангелы. Вполне могло статься, что задолго до начала событий, описанных в первом стихе книги Бытие, господь сотворил свое собственное небесное государство, собрав при дворе сонмы ангелов. Тогда весь процесс творения, описанный в «Жреческом кодексе»,
проходил с их помощью, во всяком случае, при их молчаливом восхищении. Если так, то финальное обращение «сотворим...» означает, что бог обращает их внимание на особо виртуозную часть операции или на худой счет хочет увериться, что никто из аудитории не отвлекается и чуда не пропустит. Однако и это объяснение не работает. Представление о множестве «придворных» ангелов в небесных чертогах возникло позже. Точнее, в тот исторический период , когда евреи входили в состав империи персов, среди которых преобладала дуалистическая философия мироздания. Во времена же, когда «Жреческий кодекс» обрел свою нынешнюю форму, персидское влияние еще не проявилось в достаточной мере. С точки зрения христиан, рассматривающих своего бога как троицу - отца, сына и святого духа, употребление множественного числа как раз легче всего объяснимо. Это просто общение между всеми тремя ипостасями, их внутренняя беседа... Очень интересная мысль, все как будто расставляющая на свои места. Если бы не одно «но»: нигде в Ветхом завете нет ни намека на то, что евреи признавали идею троицы. Можно объяснить возникающее противоречие прямолинейно, что называется «в лоб». Насколько мы знаем, любая примитивная религия с необходимостью политеи- стична по своей природе. Примитивному человеку казалось вполне естественным возложить ответственность за каждый из множества природных феноменов на вполне конкретное божество - по одному богу на явление природы. Первый исторический персонаж, задумавшийся о едином боге, достаточно могучем, чтобы контролировать и направлять все явления природы, был египетский фараон Аменхотеп IV, принявший имя Эхнатон и правивший в 1419-1400 годах до нашей эры. Правда, предпринятая им религиозная реформа ненадолго пережила его самого. Израильские племена (колена) на раннем этапе тоже, вероятно, исповедовали многобожие. Если и встречались отдельные монотеисты (до вавилонского плена они неизменно составляли меньшинство), то еще на протяжении долгих столетий им приходилось утверждать свои взгляды - без особого, впрочем, успеха. В Библии об этом сказано предостаточно... Но к моменту ее написания те, кто взялся за это трудоемкое дело, были стойкими, несгибаемыми монотеистами, что, естественно, потребовало весьма основательного переписывания истории еврейского народа в духе новейших монотеистических воззрений. Ревизию претерпели и многие изустные предания, охватывавшие период «до» известной, зафиксированной в документах истории. Не всегда подобная процедура протекала гладко: предания в их политеистической форме часто были широко известны, и порой не было никакой возможности «выкинуть слово из песни». Вот почему израильтяне - как и все соседние народы, включая египтян, и нации, населявшие Междуречье, - вынуждены были произносить «боги» вместо «бог» («Элох» по-еврейски). Слово «Элохим» настолько прижилось, что буквально срослось в сознании верующих с понятием божества вообще. Поэтому, даже когда авторы «Жреческого кодекса» излагали строго монотеистическую версию вавилонского мифа о сотворении мира, им ничего другого не оставалось, как продолжать писать «Элохим» по отношению к единому богу. Все эти рассуждения автоматически переносятся и на местоимение «наш». 51. Слово «человек» - всего-навсего перевод с еврейского «адам». «Адам» - не имя собственное, как думают многие, но ставшее таковым за долгие годы. Создание человеческого существа описано в Библии как заключительный акт в семидневной драме сотворения мира. Не так далеко от истины, если взглянуть на эту историю глазами ученого. Первые приматы, многочисленный отряд млекопитающих, в который входит и человек, появились на свет около 70 миллионов лет назад, вскоре после исчезновения динозавров. Еще примерно 30 миллионов лет понадобилось, чтобы избавить-
ся от хвоста и стать похожим на современную обезьяну. А по истечении, видимо, еще 20 миллионов лет возникло существо, в большей степени напоминающее человека, чем обезьяну, - это был так называемый «гоминид». Всего два миллиона лет назад он уже мог быть причислен к «нашему» биологическому роду - Homo. У Homo habilis - «человека искусного» - мозг был меньше вашего или моего, но уже значительно превосходил по размерам мозг любой обезьяны, жившей когда-либо на планете. Около 150 тысяч лет назад на Земле появился первый представитель вида Homo sapiens - «человек разумный». Этих самых ранних наших предков обычно называют неандертальцами6; костная структура их скелета слегка отличается от нашей - изменения небольшие, но заметные... И наконец 50 тысяч лет назад по планете бродило существо, абсолютно ничем не отличающееся от нас с вами: собственно «человек современный». Он провел пока на Земле отрезок времени, равный 1/1400 времени существования приматов, 1/70 000 существования вообще жизни на Земле, менее 1/90 000 ее собственного времени «жизни» и примерно 1/300 000 того времени, как существует наша Вселенная. 52. Фраза «...по образу Нашему (и) по подобию Нашему» тоже требует обсуждения. Однако сегодня богословы интерпретируют ее следующим образом. Бог намеревается снабдить человечество всеми качествами, которые присущи ему одному и никакой иной, кроме человека, форме жизни, будь то мощь разума или способность к нравственным суждениям, бессмертная душа или способность охватить сущность бога и служить ему. Во всех ранних формах религии, однако, божества изображались обычно в виде человека и вместе с тем иногда в образе животного, а порой и комбинации того и другого. Лучшие изображения древних богов, хорошо знакомые нашей западной культуре, - это греческие статуи. Они изображают не только совершенно «человечных» богов, но и совершенных во всех качествах, какие человек только может себе представить. Мы немногим рискуем, предположив, что на раннем этапе израильтяне, подобно всем окружавшим их народам, представляли божества в виде человеческих существ, хотя могли при надобности добавить к ним какие-то черты животных. (Даже сегодня большинство представляет себе ангелов в виде людей в ночных рубашках, и с большими птичьими крыльями за спинами. А если мы обращаемся мыслью к богу, то чаще всего имеем перед глазами облик, запечатленный Микеланджело на потолке Сикстинской капеллы: суровый старец с распущенной седой бородой.) Вполне возможно, что авторы «Жреческого кодекса», формулируя свою мысль, толковали слово «наше» буквально. Бог представал их воображению в человечьем облике - правда, конечно, сверхъестественно прекрасном и ослепительном. Поэтому и созданные им напоследок по своему образу и подобию человеческие существа должны резко отличаться от всех предыдущих форм жизни. Наука, разумеется, в этом вопросе никакого принципиального различия между человеком и животным не видит. Человек точно так же состоит из клеток, как и все остальные формы жизни до бактерии включительно. Составляющие его организм ключевые молекулы суть нуклеиновые кислоты и белки, но их же мы обнаружим во всех живых организмах без исключения, даже в «субклеточных» вирусах. С точки зрения физиологии человек в той же степени млекопитающее, что и все остальные представители этого класса; в той же степени примат, что и остальные представители этого вида, Более того, сходство между человеком, с одной стороны, и шимпанзе и гориллой, с другой, столь детально прослеживается в физиологии и биохимии, что загадкой является другое: как могли незначительные 6 Сейчас уже выяснено, что предшественник современного человека - кроманьонец, не происходил от неандертальца, это две независимые ветви на генеалогическом древе человека.
расхождения привести к появлению столь разнящихся особей? Путь эволюции, сформировав все остальные формы жизни, создал и человека. Никаких дополнительных качеств по сравнению с уже зафиксированными в предшествовавших живых организмах человек не приобрел. Единственное достойное упоминания различие между нами и другими животными - это необычайно большой (относительно размеров тела) мозг и пара необычайно ловких рук. Только благодаря им мы превзошли в своем развитии шимпанзе и гориллу. Насколько - позволяют судить наша наука, искусство, философия и филантропия, не говоря уж о наших преступлениях и глупостях. 53. В настоящее время человек владычествует на планете и над большинством форм живых организмов; Библия настаивает, что так было изначально и стало так по прямому указанию свыше. Человека-то и создавали как будущего хозяина, а все остальное (и Землю, в частности) - как его слуг. С точки зрения науки ничего подобного «изначально» быть не могло. До того, как некто, едва ли претендующий называться человеком, но уже близкий к нему, появился на Земле, ей самой минуло 4,6 миллиарда лет. Да и позже еще миллионы лет прошли, пока первые гоминиды стали выделяться из животного мира; в течение этих миллионов лет они в той же мере «владычествовали» над природой, в какой сегодня, скажем, шимпанзе. Возможно, полмиллиона лет тому гоминиды (еще не существовало вида Homo sapiens) впервые открыли для себя огонь7, и это воистину было первым открытием, к которому ни одно животное ни до, ни после и близко не подходило. Когда на исторической сцене возник «человек разумный», качество орудий труда (топоры, дротики, лук и стрелы) усовершенствовались настолько, что люди сообща уже в состоянии были убить животных, превосходящих человека по размерам и физической силе. Считается, например, что мохнатых мамонтов на территории современной Сибири 10-20 тысяч лет назад истребили примитивные охотники. С тех пор вопрос, кто владычествует над животным миром, больше не поднимался - если понимать под животным миром совокупность больших существ. Правда, за последние век-полтора мы значительно продвинулись вперед в понимании законов, царящих в мире малых форм жизни (насекомые, черви-паразиты, микроскопические возбудители болезней), но пока рано говорить о нашем полном владычестве в этом мире. Да и результат такого «владычества» сомнителен. Более того, сейчас мы вплотную столкнулись с другой проблемой: насколько мудро вообще требовать от человека владычества над природой (если следовать при этом букве и духу библейских текстов). Ведь оно уже привело к полному или частичному уничтожению многих видов растений и животных, и особенно тревожит скорость роста этого процесса уничтожения. Под угрозой оказалось само экологическое равновесие жизни на Земле. Человек также изменил и облик родной планеты, вырубив леса, распахав почву, построив плотины и города, засорив вредоносными отходами своей деятельности землю, воду и воздух. Все это делалось без особенных раздумий по поводу будущих последствий, никого, похоже, не волновало, как все это отзовется на жизни земной, и человеческой в частности. Как знать, не заложили ли мы уже фундамент собственного уничтожения... Поэтому сегодня все нелепее требовать выполнения библейского указания. Нельзя настаивать на абсолютном следовании ему: людям более подобает думать о роли хранителей, сторожей их земного хозяйства, нежели примерять на себя роль хозяев. Пришлось, наше пищеварение так и не смогло полностью привыкнуть к сырому мясу, ведь исходно предки человека питались растительной пищей.
27. И сотворил Бог человека по образу Своему, по образу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил их. 54. Из этого стиха явствует, что оба пола возникли на свет одновременно, что не вызывает возражений у науки. Иначе и быть не могло, потому что люди произошли от предшественников, тоже разделенных на два пола, и те в свою очередь - от таких же; и так до самого начала эволюции, до примитивных червеобразных организмов... 28. И благословил их Бог, и сказал им Бог: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над рыбами морскими (и над зверями) и над птицами небесными, (и над всяким скотом, и над всею землею) и над всяким животным, пресмыкающимся по земле. 29. И сказал Бог: вот, Я дал вам всякую траву, сеющую семя, какая есть на всей земле, и всякое дерево, у которого плод древесный, сеющий семя; вам сие будет в пищу; 55. Вроде бы прямое указание на то, что человек с самого рождения был посажен на строгую вегетарианскую диету? Наука утверждает как раз обратное: приматы произошли от насекомоядных, и многие предшественники человека на эволюционной лестнице с одинаковым удовольствием поедали как растения, так и насекомых. И если, к примеру, горилла может быть уверенно отнесена к вегетарианцам, то шимпанзе, когда представится возможность, с большой охотой полакомится «мясным». Несомненно, к вегетарианству приводят разные причины: кто-то просто не переносит мяса, другой жалеет животных, третьи скованы различными религиозными доктринами и тому подобное. Но я подозреваю, что большинство - если оно будет следовать требованиям желудка, а не сознания и если мяса будет в изобилии - относится все-таки к «хищникам» и что так было всегда, пока существовал человеческий род. 30. а всем зверям земным, и всем птицам небесным, и всякому (гаду) пресмыкающемуся по земле, в котором душа живая, дал Я всю зелень травную в пищу. И стало так. 56. Согласно «Жреческому кодексу», все животные тоже были обречены на вегетарианство, хотя это еще разительнее отличается от той картины, которую мы наблюдаем в мире природы. Чем глубже мы погружаемся в изучение Книги Эволюции, тем больше укрепляемся во мнении: с самого начала животные вынуждены были поедать друг друга. До тех пор, пока растения не рассматривались как «живые» (в том смысле, какой мы вкладываем в это слово, говоря о фауне), вполне естественной была точка зрения, что их особая и единственная функция - давать животным пищу. В этом случае процесс поедания одним животным другого - жизнь, питающаяся жизнью , - смотрелся как своего рода извращение. Но с установлением единства жизни, животной и растительной, вопрос отпал сам собой. Уже неважно, какой именно тип жизни поедают животные, существенно, что они это делают. Интереснее другое: перейдут ли компоненты тканей съеденных животных по замкнутому циклу опять в «общий котел» природы, от которого зависит все живое? Если животных не съедать, то все их потенциальные живые «начала» окажутся связанными. Могут ли трупы животных поддерживать круговорот жизни? Естественно, могут. Мертвые животные проходят через процесс гниения, но это не что иное, как «поедание» их микроорганизмами, о которых авторы Библии, по-
нятное дело, не знали. Короче говоря, строгая вегетарианская диета в животном мире попросту невозможна. 31. И увидел Бог все, что Он создал, и вот, хорошо весьма. И был вечер, и было утро: день шестой. 57. Процесс сотворения мира в изложении авторов «Жреческого кодекса» потребовал шести дней. Почему именно столько? Сразу же напрашивается легкий ответ: магия чисел. Шестерка - это первое из так называемых «совершенных чесел» (натуральных чисел, равных сумме всех своих правильных, то есть меньше этого числа, делителей). Таких делителей у 6 три: 1, 2 и 3; в сумме они тоже составляют 6. Подобных чисел не так много. Следующее после 6 - это 28 (1+2+3+7+14=28), за ним следуют 4 96 и 8128; только их и знали древние. Большие «совершенные числа» были открыты математиками лишь в современную эпоху. Все бы ладно, да вот представление о «совершенных числах» впервые разработали древние греки, которые по вполне понятным причинам никак не могли вдохновить авторов «Жреческого кодекса»... К другим соображениям относительно выбранного богом срока для сотворения мира я вернусь позже. Глава 2 1. Так совершены небо и земля и все воинство их. 58. Как я уже замечал, книга Бытие составляет один продолжающийся на всем ее протяжении рассказ; разбиение на главы и стихи весьма искусственно, произведено позже и иногда сбивает читающего их с толку. К примеру, первая глава завершается стихом, описывающим окончание шестого дня творения, но сам рассказ о сотворении мира в «Жреческом кодексе» продолжается еще в течение трех с половиной стихов. Было бы куда удобнее завершить рассказ (и с ним первую главу) как раз на них, но поздно менять что-либо. 59. Не совсем понятно, что имеется в виду под «воинством». Что это-ссылка на ангелов, которые как повествуют легенды, были созданы еще до сотворения земли и неба? Впрочем, скорее всего это просто неудачная ссылка на бесконечное множество деталей, элементов, вовлеченных в только что завершившийся акт творения: все звезды на небе, все географические «достопримечательности», все множество животных и растений, все мыслимые взаимосвязи всего со всем. 2. И совершил Бог к седьмому дню дела Свои, которые Он делал, и почил в день седьмой от всех дел Своих, которые делал. 60. Можно поспорить, что имели в виду авторы Библии, написав «совершил». В узком толковании это, по-видимому, просто констатация факта: божий труд полностью закончен, ибо творение его совершенно (что еще ожидать от бога?) и ничего сверх того не потребуется целую вечность. Но так как речь пойдет о человеческой истории, вышесказанное теряет смысл, поскольку вся Библия будет дальше посвящена взаимоотношениям бога и человеческого сообщества. История человечества с точки зрения библейских текстов есть не что иное, как постоянное, на всех уровнях, вмешательство бога в дела людские, причем вмешательство посредством «кнутов и пряников». И создателю порой приходится неимоверно трудно (повторяю: это прямо следует из текста Библии) в выполнении на первый взгляд пустяковой задачи: всего-то заставить отдельных индивидов хоть в малой степени следовать принятым правилам поведения!
Предположим, что слово «совершил» не относится к «исторической» части Библии, и посмотрим на комментируемый стих с точки зрения соответствия его известным природным процессам, над которыми человек не властен и на фоне которых разыгрывается его собственная драма. Но даже и в этом узком толковании трудно принять написанное в Библии буквально. На Земле, как легко видеть, окружающий человека «фон» тоже не назовешь неизменным, совершенным и неподвластным времени. На теле планеты все время происходят изменения: реки меняют курс, «съедаются» океаном береговые линии, сдвиги в земной коре меняют форму горных цепей и так далее. Греческие философы допускали, что все земное изменчиво и подвержено порче, но, по общему тогда мнению, в небесах, за пределами земной сферы, как раз находился идеал, неподвластный изменениям, неразложимый, совершенный. Это вполне согласуется с иудео-христианской точкой зрения, согласно которой небесные тела, созданные исключительно для услады человека, должны оставаться нетронутыми временем, покуда не закончится человеческая драма на Земле, не остановятся часы Вселенной, и на смену ей не явится какая-то новая, построенная на совсем иных принципах. Так повествует об этом последняя книга Нового завета - Откровение Иоанна Богослова (Апокалипсис). Однако наука твердо стоит на другой точке зрения. Все с неизбежностью изменчиво, и работа по «сотворению» нашего мира никогда не кончалась и, может быть, никогда не увидит конца. С тех пор как сформировалась Земля, биологическая эволюция вызвала к жизни - и приговорила к полному исчезновению - множество видов (считается, что 20 миллионов их, или 9/10 всех когда-либо существовавших, кануло в Лету). Но эволюция не прекратила свою работу и сейчас. С течением достаточного времени формы жизни еще изменят свой внешний вид, структуру, функции - все формы жизни, включая человека. И это не все. Многие виды прекратили существование на протяжении нескольких последних столетий (большинство не без помощи людей), а другие пребывают на грани исчезновения. Можно ли с абсолютной уверенностью утверждать, что и человеческий род никогда не прекратится, не уступит планету иным формам жизни? Не прекращаются изменения и на Земле. Не только те, что мы можем наблюдать, предусмотреть, но и весьма медленные, разглядеть которые не хватит никаких исторически обозримых сроков. Это сход ледников и даже еще более неторопливое движение тектонических плит, из которых построена земная поверхность, в свое время вызывающее горообразование, рост вулканов и островов в океане, соединения и разрыв континентов. Даже звезды, включая Солнце, подвержены эволюционным процессам. Все светила смертны - как и мы с вами. Они светят за счет протекающих в их «нутре» ядерных реакций, определяющих, в конечном счете, жизненный путь звезды: от первоначального расширения до коллапса (катастрофического сжатия) в крошечное, чрезвычайно плотное тело. В редких случаях коллапсу предшествует гигантский взрыв звезды. Сколько времени звезда может поддерживать нормальное состояние (называемое главной последовательностью; в нее входит и наше Солнце), зависит от ее массы. Чем больше масса, тем короче время жизни: некоторые сверхмассивные звезды способны продержаться на главной последовательности «всего» миллион лет или около того. Напротив, едва чадящие красные звезды могут оставаться в почти стабильном состоянии сотни миллиардов лет. Наше Солнце - весьма ординарная по размерам звезда, и, по расчетам физиков, ей уготован вполне приличный срок жизни на главной последовательности - что-то около 12 миллиардов лет. Если учесть, что 5 миллиардов из них уже минули, у нас в запасе остается еще целых 7 миллиардов лет. Только по истечении их Солнце начнет расширяться, а Земля разогреется до такой степени, что под-
держивать на ее поверхности жизнь станет невозможно. В результате Большого Взрыва должны были образоваться бессчетные мириады звезд, и среди них - достаточно много «средних» (по размерам). Некоторые звезды закончили свою жизнь на главной последовательности, разбросали, взорвавшись, свои остатки и ныне сморщились от старости (диаметр некоторых не превышает нескольких километров!). Кроме того, во Вселенной остается еще множество пылевых и газовых облаков, в которых могут родиться новые звезды. К собственному веществу в таких облаках постоянно добавляются останки взорвавшихся звезд. В то время как сами облака, образовавшиеся в результате Большого Взрыва, состоят только из водорода и гелия, двух простейших атомов, горючий материал, подбрасываемый в облако взрывающимися звездами, имеет более сложный состав - углерод, азот, кислород, сера, кремний, железо... Все эти элементы сформировались в пылающем ядре звезды еще до наступления критического момента, когда звезда взорвалась. Звезды, образовавшиеся из пылевых облаков, в которые проникли эти сложные атомы, называются звездами второго поколения. Наше Солнце, сформированное около 5 миллиардов лет назад (то есть спустя 10 миллиардов лет после Большого Взрыва), как раз принадлежит к таковым. Сложные атомы, составляющие существенную часть всех нас и всего живого на Земле, возникли в недрах взорвавшихся звезд, погибших и исчезнувших задолго до появления Солнца и Земли. Процесс звездообразования не прекратился с рождением нашего Солнца. Должны быть звезды и моложе его. Можно сказать определеннее: все звезды, что ярче и крупнее Солнца, наверняка его моложе. В противном случае - если предположить, что они ровесники, - эти звезды должны были бы уже взорваться и закончить свое существование. Более того, мы можем наблюдать безошибочные свидетельства того, что прямо сейчас (разумеется, с учетом времени, необходимого свету, чтобы достигнуть Земли) в облаках пыли и газа, например в туманности Ориона, рождаются звезды... Целые галактики совершают довольно сложную эволюцию и постоянно изменяются. Да что галактики - сама Вселенная оказывается подвержена ходу времени! Что ждет ее в конце и будет ли это действительно конец, сказать нельзя. Но можно утверждать со всей определенностью: работа по «сотворению мира» - даже допустив, что она началась с Большого Взрыва, - никогда не прерывалась и продолжается все это время. Даже сейчас, если верить доказательствам, которые дает наука. 61. Глагол «почил» по отношению к богу - не слишком ли антропоморфный образ? Ведь в данном случае о мотивах и жизненных функциях всевышнего говорится как о чисто человеческих. Резоннее было бы предположить, что богу покой ни к чему: ничто не в состоянии утомить существо всесильное и совершенное. Почему же авторы «Жреческого кодекса» и его рискнули отправить на покой? Во-первых, в который раз мы являемся свидетелями того, как создается облегченная, в буквальном смысле более «возвышенная» версия достаточно «приземленного» вавилонского мифа о сотворении мира. Там множество богов, завершив создание Вселенной, отмечают это событие своего рода вечеринкой, на которой, по обыкновению, «ни слова о делах». Для создателей «Жреческого кодекса» бог един, и веселиться ему не с кем, поэтому он просто решил отдохнуть от дел праведных в одиночку. Но почему бы вместо этого смущающего слова «почил» не написать более определенно : «отдохнул», «позволил себе передышку после напряженной творческой работы» или что-то в этом роде? Не пришлось бы долго и велеречиво отводить намеки на господню «усталость»... Одно объяснение лежит на поверхности: невозможно истолковать действия и побуждения господни иначе, как прибегая к сравнениям с человеческими действиями и побуждениями. Даже, невзирая на новые трудности интерпретации, которые воз-
никнут неизбежно, это все же единственный путь рассказать о божьих деяниях на доступном людям языке. Есть и другие объяснения. Например, такое: авторы «Жреческого кодекса», улучшая (как им казалось) вавилонский миф, сами еще не достигли к той поре полного и ясного понимания трансцендентной сущности бога. И создавали текст, в глубине души продолжая подозревать, что такой труд, как сотворение всего сущего - да за шесть дней, - «укатает» и всевышнего. В реальности все обстоит следующим образом: всякое движение, и вообще какое бы то ни было действие, утомительны. Даже неодушевленные предметы стремятся остановиться и «почить», как только представится возможность. Мысль вполне естественна, ибо в земных условиях мы наблюдаем, что все движущееся со временем останавливается: взлетевшая в небо палка стремится обратно - в состояние покоя. К покою тянутся и все живые формы, чье поведение полностью определяется окружающей средой. Свойство усталости, присущее всему живому, включая человека, можно объяснить с помощью термодинамики. Дело в том, что живые ткани поддерживаются в состоянии относительно низкой энтропии, а постоянно идущие в них изменения приводят к ее увеличению. Поэтому, чтобы жизнь продолжалась, нужно каким-то образом эти изменения нейтрализовать, скомпенсировать. Когда любое произведенное действие выбивает организм, занятый этой работой, из графика, растет усталость. И, наоборот, во время отдыха организму как бы дается шанс успешно выполнить поставленную задачу (поддержание возможно более низкоэнтропийного состояния). В конце концов, и это совершенно естественно, мы эту борьбу - со стремящейся возрастать энтропией - проигрываем, и наступает смерть... Все неодушевленные объекты, встретившись с препятствием, останавливаются. В основном причиной остановки служат сопротивление воздуха и трение, они вызывают увеличение энтропии, которое неодушевленные предметы погасить не в состоянии. Их движение стопорится и окончательно «умирает». В тех случаях, когда энтропию можно не принимать в расчет, никакой усталости не наблюдается, и действие продолжается бесконечно. Некоторые элементарные частицы, предоставленные самим себе (протон, электрон, фотон, нейтрино и другие), постоянно находятся в состоянии движения. Определенные комбинации их могут образовывать стабильные атомы, которые в свою очередь соединяются в стабильные комбинации атомов - молекулы. Те, если на них никак не воздействовать, тоже практически вечны. Можно развить схему рассуждений дальше. И Земля и планеты, не встречая сопротивления, будут бесконечно обращаться вокруг Солнца (в стародавние времена полагали, что это ангелы постоянно «подкручивают» завод вселенских часов...). То же самое справедливо и в отношении Солнца, обращающегося вокруг ядра Галактики . Итак, у нас есть все основания сделать одно важное заключение: любые изменения, происходящие с неодушевленными предметами во Вселенной во время процесса ее возникновения и дальнейшей эволюции, протекают с неизбежным ростом энтропии. Поэтому говорить о какой-то «усталости» неживой природы нет оснований: Вселенная утомляется от увеличения энтропии в той же мере, что и стекающая отвесно вниз вода. 3. И благословил Бог седьмой день, и освятил его, ибо в оный почил от всех дел Своих, которые Бог творил и созидал. 62. Освященный седьмой день - это еврейский «шаббат», ныне называемый субботой . Иными словами, в первое воскресенье господь сотворил свет, в понедельник - небеса, во вторник - сушу и покрывавшую ее растительность; среда ознаменова-
лась созданием небесных тел, четверг - животных, морских и воздушных; пятницу бог посвятил животным суши и человеку. В субботу он решил отдохнуть. Из текста «Жреческого кодекса» ясно следует: суббота была утверждена всевышним во время сотворения мира, следовательно, до начала записанной человеческой истории. Однако в прямом противоречии с этим находятся данные науки, позволяющие предположить, что в период, предшествовавший вавилонскому плену (времена судей и царей Израилевых), суббота не пользовалась каким-то особенным вниманием со стороны верующих. Только во времена плена и особенно после него «шаббат» становится первостепенным днем недели: о нем особо сказано в десяти заповедях. Какая же связь дня «шаббат» с вавилонянами? По-еврейски «шаббат» значит «прекратить, остановиться» - термин вполне соответствует отдыху после напряженной работы. Простой ежедневный сон необходим, тот, кто нашел время выспаться, передохнуть, добьется большего на протяжении следующего рабочего дня. Вполне естественно распространить это правило и на большие промежутки времени, например на неделю. Но откуда взять этот выходной? Должен ли он наступать регулярно или только от случая к случаю? И если принять первое, то с каким интервалом? В те ранние периоды человеческой истории, когда жили большими семьями (и никак иначе), счет дням велся, исходя из обстоятельств или с соизволения главы семьи. По мере развития и усложнения человеческого общества потребовалось как-то регламентировать и выходные: нельзя было допустить, чтобы совместный труд терял эффективность от такого разнобоя. Наилучшим способом привести все в порядок, в те времена, было связать выходные с религией. Более 4000 лет назад разработали лунный календарь народы, населявшие Междуречье. К появлению новой луны, отмечавшему наступление нового месяца, был приурочен религиозный праздник, и, естественно, другие фазы Луны также не прошли незамеченными. Впервые словом «шаббат» («саббату» - на языке древней аккадской цивилизации, распространившей свое влияние на территорию Междуречья в третьем тысячелетии до новой эры) был назван день полнолуния. Слово перешло к жителям соседних земель, и до вавилонского плена в израильском государстве полная Луна (шаббат) и новолуние отмечались как равнозначные по важности события . Так, когда женщина собирается идти к чудотворцу-пророку Елисею просить об оживлении мертвого сына, муж говорит ей: «...Зачем тебе ехать к нему? сегодня не новомесячие и не суббота» (4 Цар. 4: 23). Однако во времена пленения вавилоняне отмечали также и промежуточные фазы Луны: первую четверть и третью. Эти четыре фазы появляются на небе с интервалом, приблизительно соответствующим неделе, и само английское слово week (Woche по-немецки) происходит от старого тевтонского Wechsel («изменение»). Действительность, конечно, оказалась сложнее. Каждая новая лунная фаза наступает через 7,4 суток, и для сохранения привязки к лунному календарю потребуется существенная корректировка всей схемы расчета. Некоторые недели должны стать семидневными, другие будут состоять из восьми дней. На это древние составители календаря не пошли, а поступили так: решено было все недели считать семидневными, после чего всякая связь с фазами Луны была потеряна. Виновницей произведенного беспорядка (с точки зрения верующих) вновь, вероятнее всего, оказалась магическая «семерка». Правда, на сей раз, магия цифр была связана с конкретными знаниями древних вавилонян, ибо означала семь известных в те времена «планет»: Солнце, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн. С точки зрения астрологии вполне разумно было закрепить за каждой планетой один день недели (а он, в свою очередь, снабжался собственным небесным богом-патроном). Восьмой день оставался бы незаполненным, обделенным, и этого, конечно, нельзя было допустить. Итак, возникла стабильная неделя, состоявшая из семи дней. Один из них был
отдан под религиозный праздник, работать в него не полагалось, а предписано было отправлять религиозные ритуалы. Кроме того, вполне вероятно, что работа в этот день заведомо считалась обреченной на неудачу. Но все, о чем пока шла речь, касалось Вавилона. Находившиеся в вавилонском плену евреи, наблюдая наступление еженедельных выходных, и не подумали смириться с их политеистическим оправданием. Оставалось одно - выработать свое собственное. Создатели «Жреческого кодекса» нашли способ включить выходной в господен график работ по сотворению мира: шесть дней напряженного труда, затем день отдыха. Так вавилонская неделя-семидневка получала могучее «высшее» обоснование. (Это объяснение выбора магической семерки куда проще греческой выдумки с «совершенными числами».) Возвратившись из вавилонского плена, евреи установили свой наиважнейший религиозный праздник - субботу, и этот обычай перешел к христианам. Однако те постепенно свели на нет традицию праздновать седьмой по счету день, перенеся выходной на первый (по-еврейски «выходной» - «йом-ришон» или «ришон ле-шаббат», то есть «первый», «первый от субботы») - на «божий день» (воскресенье) , когда воскрес Иисус Христос. Что касается мусульман, то у них выходной приходится на пятницу... Неделя ныне входит во все календари мира. Ну а что по сему поводу думает наука? Ученые считают, что деление на недели абсолютно искусственно и только усложняет календарь. В каждом обычном году получается 52 недели плюс 1 день; в високосном - на день больше. Эти добавочные дни сбивают схему счета лет, потому что каждый новый год наступает на новый день недели (этот день повторяется только по истечении сложного 28-летнего цикла). Если добавочные дни считать дополнительными днями отдыха вне всякой связи с неделями, календарь стал бы и вправду стабильным, и каждый год все повторялось бы без изменений. Можно даже «организовать» интервал в три месяца, повторяющий сам себя в точности. Но, кажется, такое естественное изменение существующего календаря невозможно. В основном из-за нежелания большинства населения Земли - иудеев, христиан и мусульман (в этом солидарных) - вносить какие-либо изменения в их собственную идею недели, пришедшую из их собственной религии. Подведем итоги. Первая случайность: семь наблюдаемых на небе «планет». Вавилоняне связывают их астрологически с днями недели. Далее, авторы «Жреческого кодекса» сохраняют вавилонскую неделю, но очищают ее от всего, по их мнению, «ненужного» и связывают с преданием о сотворении мира. И в результате мы обречены и дальше жить по столь неуклюже составленному календарю, хотя нет ничего проще, чем привести его в порядок... 4. Вот происхождение неба и земли, при сотворении их, в то время, когда Господь Бог создал землю и небо, 63. Фраза завершает историю сотворения мира своего рода суммирующей ремаркой. В современной редакции это звучало бы примерно так: «Таковы этапы создания неба и земли». 64. В этом месте искусственное деление библейских книг на стихи приводит к очевидному стилистическому огреху. Стих вмещает в себя завершение рассказа о сотворении и одновременно начало другого, причем разделены они только запятой. В Пересмотренном стандартном тексте Библии вместо запятой стоит точка, и весь пассаж читаем так: "Вот происхождение неба и земли, при сотворении их. В то время, когда Господь Бог создал землю и небо". Но и в этой редакции последняя запятая сохраняется, отчего стих снова обры-
вается на середине. Конечно, правомерен вопрос: а откуда нам известно, что на четвертом стихе главы второй книги Бытие начинается какая-то новая история сотворения мира? В конце концов, с традиционной точки зрения вся Библия богодухновенна в каждом своем слове и посему не может содержать каких бы то ни было ошибок и внутренних противоречий (за исключением внесенных при переписываниях и переводах). Тогда начинающаяся отсюда, с комментируемого стиха, «другая история сотворения мира» - всего лишь приложение к первой и должна во всем ей соответствовать. Можно даже рассматривать эту «другую историю» не как еще одну, дополнительную, но просто как более подробный пересказ уже изложенной. На самом деле отличие разительное, вплоть до мельчайших деталей, не говоря об общем духе изложения. Язык второй версии гораздо примитивнее, и желающему - несмотря ни на что - все же подогнать ее, под только что рассказанную, предстоит пройти дорогой кружной и извилистой. Куда логичнее и правдивее признать (хотя это потребует невыносимого для верующего отказа от «теории» бого- духновенности Библии), что уже рассказанная история сотворения мира основывалась на последних - для своего времени - научных данных. А вторая, следующая за ней, - на фольклоре, преданиях, словом, источниках гораздо менее серьезных . Вполне вероятно, что эта новая версия имела хождение, по крайней мере, частичное, до вавилонского плена, и к ней так привыкли, что не было никакой возможности полностью исключить ее из окончательного текста Библии. Поэтому древние редакторы, чьи старания и привели к тексту, известному нам сейчас, поместили равноправно обе версии, вполне отдавая себе отчет в предпочтительности - с точки зрения глубины мысли и языка - версии, содержавшейся в «Жреческом кодексе». А задачу как-то увязать концы с концами благоразумно перебросили на будущих читателей... 65. Вот оно - первое и яснее ясного указание на смену версий: впервые прозвучало обращение «господь бог» (в предшествовавших 34 стихах стояло просто «бог»). Еврейское слово, которое должно бы стоять на месте «господа», состоит из четырехбуквенной аббревиатуры; ближе всего в английском языке она передается буквами YHVH. Так как первые попытки рационального толкования Библии предприняли немецкие ученые, от них пошло и другое сочетание - JHVH (произношение, впрочем, то же самое). «Слово» YHVH (или JHVH) получило название «тетраграм- матона» (от греческого «четырехбуквенный»). Это - собственное имя бога. И одно то, что оно впервые произнесено, казалось бы, должно означать следующее: в библейский рассказ о сотворении мира внедрился новый автор, и читатель, таким образом, отныне имеет дело с другим источником. Однако «гипотеза» о сосуществовании даже двух библейских источников (некоторые ученые считают, что их, как минимум, четыре) кое-кому показалась столь невыносимой, что спешно потребовались какие-то иные объяснения. Их было выдвинуто предостаточно. Утверждали, например, что обращение «бог» относится к божественной ипостаси строгого судии, в то время как «господь бог», мол, намекает на миролюбие и милосердие... Но все подобные трактовки выглядели искусственными и неубедительными. Предположение о двух источниках начальных глав Библии и по сей день остается самым простым и убедительным. Различие в титуловании всевышнего прямо говорит о примитивности второго источника по сравнению с «Жреческим кодексом». Представление о трансцендентном божестве, которое можно запросто окликнуть по имени, легко подводит к мысли о том, что и облик его, и эмоции, и все прочее также напоминают наши собственные , человеческие. Авторы «Жреческого кодекса» подобных сравнений тщательно избегали. Между прочим, «господь бог» - это не имя бога и даже не перевод аббревиату-
ры YHVH. На деле все гораздо Запутаннее. По-настоящему мы даже не Знаем, как вообще переводить это загадочное YHVH, не знаем, что это может значить на современном языке. Есть различные предположения, например такое: в аббревиатуре заключена фраза, соединяющая все времена глагола «быть» - настоящее, прошедшее, будущее. Тогда YHVH - это некто или нечто, кто (что) «был, есть и будет» (не самое неудачное имя для вечно существующего бога). Так как древнееврейское представление о всевышнем отличалось большей экзальтированностью, отвлеченностью, верующие иудеи старались не осквернять священное имя простым его произнесением. Обычай требовал вместо имени ставить «титул». И при появлении в библейском тексте или в литургическом песнопении сочетания YHVH евреи считали более подобающим восклицать вместо этого «адо- най» («господь»). Так «YHVH Элохим» превратилось в «адонай Элохим», переводимое как «господь бог». Древнееврейская письменность окончательно запутала дело. Она строится только на согласных, гласные не указываются; но для тех, кто знал язык, нетрудно было произвести мысленную корректировку. Однако, по мере того как древнееврейский язык постепенно отмирал, и в период вавилонского плена общепринятым стал арамейский (имеющий все особенности древнееврейского), была разработана система подчеркивать определенные буквы... В конце концов загадочное сочетание YHVH превратилось в «Яхве» (Иегова). Каким оно, это имя бога, было в действительности, мы не можем сказать уже хотя бы потому, что не осталось записей правильного произношения гласных в древнееврейских письменных текстах (авторам их не откажешь в предусмотрительности) . Лишь первосвященнику дозволялось произнести вслух истинное имя бога. И только в совершенном одиночестве, в святая святых - специальном помещении внутри Храма. И не в любое время, а только в еврейский религиозный праздник йом-киппур... Но вот уже два тысячелетия нет ни первосвященника, ни Храма - в том смысле, какой придает им Библия. Остается добавить, что новая версия сотворения мира получила название «Яхвист» (от Яхве). Предания, составившие ее основу, имели хождение в южных областях территории, занятой израильскими племенами; между 953 и 586 годами до новой эры на этой территории образовалось царство Иудейское. 5. и всякий полевой кустарник, которого еще не было на земле, и всякую полевую траву, которая еще не росла, ибо Господь Бог не посылал дождя на землю, и не было человека для возделывания земли, 66. Здесь язык Библии короля Якова не совсем ясен. Если бы мы попробовали пересказать разговорным языком окончание четвертого стиха вкупе с пятым, то у нас получилось бы следующее: «Когда господь бог создал землю и небо, то поначалу там не было ни растительности, поскольку дожди еще не шли, ни человека для возделывания земли - его еще только предстояло создать». В мифе о сотворении, изложенном в «Жреческом кодексе» - этот миф был целиком и полностью заимствован у вавилонян, - вода поначалу была господствующей стихией, царил своего рода водяной хаос, и на третий день бог вынужден был раздвинуть воду, чтобы земля могла появиться на свет. Это вполне соответствует воззрениям вавилонян на изначальное состояние мира, ибо Вавилон был речной цивилизацией, и жители его должны были постоянно бороться с наводнениями. Сухая земля представлялась им драгоценностью, которую можно было отвоевать у прожорливых вод лишь с большим трудом. Миф о сотворении, содержащийся в «Яхвисте», также был скопирован с вавилонской легенды - правда, с меньшей избирательностью. Причем процесс переосмысления легенды длился довольно долго - за этот период можно было внести определенные изменения, соответствующие условиям иного места действия. Древние
евреи обитали в основном в пустынях, и для них естественной (даже слишком уж естественной!) представлялась как раз сухая земля, в то время как вода ценилась очень высоко и считалась божьим даром. «Яхвист», таким образом, начинается с описания сухой, бесплодной земли, лишенной жизни. Нет никаких упоминаний о свете, небе или небесных телах. В центре внимания - лишь Земля и ее будущие обитатели. Концепция сотворения мира предстает здесь в более ограниченном виде, чем в «Жреческом кодексе», но зато картина Земли, которая изначально суха, ближе к современным научным воззрениям на этот счет, чем картина, нарисованная в «Жреческом кодексе», где Земля изначально покрыта водой. 6. но пар поднимался с земли и орошал все лице земли. 67. Еврейское слово «эйд», переводимое здесь как «пар», - очень редкое, оно встречается в Библии еще лишь раз (Иов. 36: 27). Перевод не очень точный, это может быть и «поток воды», и даже «наводнение». Так и тянет предположить, что слово это обозначает подъем воды из глубин первобытной суши, в результате которого образуются океаны и прочие водоемы. Таким образом, если в «Жреческом кодексе» суша возникает в результате отделения от первобытного грязевого океана, то в «Яхвисте» первобытная суша производит на свет океаны. Опять «Яхвист» - более простой из двух - оказывается ближе к современному научному взгляду на происхождение Земли, причем в данном случае сближение просто удивительное. Как я объяснял выше, ныне считается, что океаны и атмосфера образовались во вторую очередь - когда твердый материал, из которого первоначально состояла сухая, лишенная атмосферы Земля, начал медленно выделять жидкие и газообразные вещества - будущие оболочки планеты. 7. И создал Господь Бог человека из праха земного, и вдунул в лице его дыхание жизни, и стал человек душею живою. 68. Раз всюду вода, то она вполне могла быть перемешана с глиной, и тогда человека, по-видимому, можно было сформировать точно так же, как гончар формует горшок. Действительно, стих сформулирован таким образом, что неизбежно возникает картина, в которой господь бог и впрямь выступает в роли гончара, в буквальном смысле лепящего фигурку человека. Легенды о начале человеческой расы повествуют, как некое божество формует первых людей из глины. Таковы египетские, вавилонские и греческие мифы. В древнегреческой мифологии первых людей вылепил титан Прометей. В далекой древности гончарный круг был самой тонкой технологической новинкой , при помощи которой можно было производить сложные формы. Однако, каким бы естественным ни был для наших предков образ человека как глиняного горшка сложной формы, он никак не соответствует современному научному представлению. Молекулы в глине вовсе не те, что в живой ткани. Если бы Библия описывала, что человек сформован из угольной пыли и воды, это было бы куда более впечатляющим. В данном стихе «человек» обозначается еврейским словом «адам», а «прах» по-еврейски - «адама». Это не просто совпадение. Древние люди не считали слова игрой ума и не брали их «из головы». Как я упоминал ранее, они считали естественным, что имя принадлежит той или иной вещи как неотъемлемый признак и что все характеристики этой вещи переходят также и на имя. Если два слова похожи, значит, между вещами, которые они обозначают, должна обнаружиться определенная связь. Это все равно как если бы мы задумались, почему приспособление, удерживающее судно, называется «якорь», а потом решили,
что здесь связь та же, что между деревом и корнем - «яко корень». Когда подобная словесная игра затевается шутки ради, она называется каламбуром, когда в нее вкладывают серьезный смысл, это именуется «народной этимологией». Ранние книги Библии полны «народной этимологии». Если слова «адам» и «адама» случайно оказались похожими, это совпадение должно было служить прекрасным доказательством, что человек, действительно, изначально был сотворен из праха. Не исключено также, что слово «адам» произошло от «адама» уже после того, как родилась легенда, - и таким образом было заменено какое-то древнее слово, обозначавшее человека, или все произошло наоборот, и заменилось старинное слово, обозначавшее «прах». Отметим, что по легенде о сотворении, содержащейся в «Жреческом кодексе», человек появляется на свет позже всех прочих живых существ, причем по особому приказу бога. Это - высший акт творения, и человек далее помещается во Вселенную, которая уже до последней детали готова к принятию его. С другой стороны, согласно «Яхвисту», человек появляется на свет первым из всех живых существ. Бог буквально лепит его, как это делал бы горшечник, затем выпускает в пустой, бесплодный мир и уж только после этого устраивает для него подходящую среду. Это куда более примитивная картина. 69. Даже при том условии, что в роли горшечника выступает сам господь бог, появившаяся на свет глиняная фигурка - какой бы замечательной внешностью она ни обладала - столь же мертва, как и бесформенный ком глины или праха, послуживший для нее строительным материалом. Для того чтобы она стала чем-то большим, чем прах, требуется божественная магия жизни. Это не что иное, как дыхание, а под дыханием, как я пояснял ранее, подразумевается дух божий. Другими словами, в неживой, отформованный кусочек материи вдохнули малую толику духа божьего, и кусочек ожил. С современной научной точки зрения, впрочем, мы знаем, что дыхание столь же материально, как и все остальное тело человеческое, и оно не годится для того, чтобы воплощать нематериальную сущность жизни или самого бога. Если уж на то пошло, то в природе вообще нет такой материальной субстанции, которая воплощала бы в себе самую сущность жизни, скорее можно говорить о высокой сложности организации материи, которая приводит к появлению жизни. Жизнь - это все же не вещь, а биохимический и биофизический процесс. Для того чтобы стих получил звучание, более приближенное к научному языку, его можно перефразировать следующим образом: «И создал господь бог человека из праха земного, а затем придал праху высокую сложность организации, свойственную живому». 70. «Душа» - это перевод еврейского слова «нефеш». Очень трудно сказать, что оно означает. Пожалуй, лучшим переводом было бы: «и стал человек живым существом». В наше время распространена точка зрения, что душа - это некая духовная субстанция, абсолютно нематериальная, которая входит в человека при рождении (или при зачатии) и покидает его во время смерти; что это бессмертная составляющая человека, которая не рождается и не умирает, но находит временное пристанище в человеческом теле на период краткого пребывания бренной оболочки на Земле. В сущности, все подобные представления - наследие греческой античной философии, и в данном смысле «душа» - это перевод греческого «псюхе», а не еврейского «нефеш». С научной точки зрения нет никаких свидетельств в пользу существования души или любой другой нематериальной субстанции, которая покидала бы тело после смерти. Смерть - это такой момент, когда сложная организация живого организма распадается до предела, после которого составные части уже не в силах поддерживать тот комплекс химических и физических превращений, что мы называем жизнью.
В последние годы время от времени появляются сообщения людей, побывавших в состоянии клинической смерти, которые после реанимации рассказывают о якобы пережитых ими эпизодах «загробной жизни». Это весьма субъективные сообщения, которые ретивые исследователи буквально вытягивают из очень больных людей. Насколько я знаю, ни один уважающий себя биолог не принимает их всерьез. 8. И насадил Господь Бог рай в Едеме на востоке, и поместил там человека, которого создал. 71. Судя по «Яхвисту», бог только после сотворения человека приступил к созданию удобной для него среды. В частности, он сотворил для человека пищу - в виде растительности. В «Жреческом кодексе» сотворение растительности описано просто: «И сказал Бог: да произрастит земля зелень...» - божьего слова было достаточно. Вполне возможно, что именно это имелось в виду и в «Яхвисте» - в том месте, где «пар... орошал все лице земли», но «Яхвист» не оговаривает особо данный вопрос, хотя, предвижу, мне могут возразить, будто это само собой разумеется. (Очень опасный аргумент. Если что-то одно само собой разумеется, то и почти все на свете тогда тоже может разуметься само собой.) Даже если рай, упомянутый в этом стихе, означает клочок земли, специально обустроенный богом для нужд человека в мире, уже покрытом растительностью, все равно любопытно, что бог «насадил» этот рай. Мне опять могут возразить, что бог насадил его посредством слова и ничего больше и что это тоже само собой разумеется. Однако использование глагола «насадил» без всяких дополнительных объяснений неизбежно порождает образ бога-фермера - как раньше он был горшечником, - что вполне соответствует примитивной в целом картине мира, нарисованной древними авторами в «Яхвисте». 72. Где находился Едем, давший место раю? Неимоверное количество предположений - порой совершенно диких - было сделано на этот счет. Однако на самом деле здесь, скорее всего, вовсе нет никакой загадки. Прежде всего, он находился «на востоке», то есть «на востоке» от того места, где складывалась эта легенда; другими словами, к востоку от Израиля. К востоку от Израиля лежит Месопотамская низменность. Первая цивилизация, которая существовала в долине в нижнем течении Тигра и Евфрата, была шумерской, а на шумерском языке слово «едем» («еден») означает «долина». Никто не знает в точности, откуда пришли шумеры, но если первоначально они спустились в эти края с гор, расположенных к северо-востоку (это весьма вероятно) , то им вполне могло представиться, будто на равнине они попали в «Едем» - рай. В горах, по всей видимости, было трудно с пищей, в то время как долина Двуречья выглядела отменно плодородной. При должной ирригации урожаи обещали быть обильными, земля - богатой, а жизнь - замечательной. Для шумеров это было все равно, что прийти на равнине в сад - «сад в едеме». Счастливая жизнь не могла длиться бесконечно. Население росло, и добывать пищу становилось все труднее. Шумерские города-государства стали вздорить по каждому поводу - пошли войны. Вполне вероятно, что со временем у жителей долины родилась тоска по далекому прошлому Шумера, когда этот край действительно был «садом Едемским»; в конечном итоге данный оборот стал символизировать далекий золотой век, и уже с немалым трудом можно было отождествить утерянный рай с тем ареалом, в котором шумеры продолжали жить и для которого золотой век давно закончился. В еврейском языке «еден» означает «радость», «удовольствие», но это созвучие с шумерским «еден» - чистой воды случайность, поскольку два языка никак не связаны друг с другом. (В сущности, шумерский не похож ни на один из из-
вестных нам языков.) Так или иначе, а значение еврейского слова, случайно совпавшего с шумерским, сыграло свою роль: сложилось представление, будто «Едем» - это мистический термин, лишенный конкретного географического смысла, и в таком случае то место, где поначалу обитал род человеческий, было попросту «садом радостей земных», а названия у него не существовало вовсе. Впрочем, самым разумным, тем не менее, было бы предположить, что смысл этого стиха таков: «Господь бог насадил сад на востоке, в Шумере». 73. Таким образом, из данного стиха следует сделать вывод, что первый человек обитал в Шумере. С научной точки зрения это не так. Как уже довольно твердо установлено, первые существа, которых мы можем назвать гоминидами, появились в Восточной Африке - сейчас это территория Кении и Танзании. И только спустя сотни тысяч лет гоминиды добрались до долины между Тигром и Евфратом. (С другой стороны, мы до сих пор не знаем, где родина тех первых существ, которых уже можно считать Homo sapiens.) Хорошо, предположим, мы имеем в виду «цивилизованного человека». Первая цивилизация, которая продвинулась достаточно далеко, чтобы изобрести письменность, была опять-таки шумерская. Письменностью здесь стали пользоваться примерно с середины четвертого тысячелетия до нашей эры. Все иные цивилизации, включая египетскую и китайскую, развили у себя письменность уже после шумеров. Помимо всего прочего, шумеры были первыми также и в математике и в астрономии . Поэтому, если, говоря о сотворении богом человека, мы имеем в виду не просто первых людей, но первых цивилизованных людей и считаем, что это произошло в Шумере, то, по крайней мере, последнее утверждение соответствует историческим фактам. 9. И произрастил Господь Бог из земли всякое дерево, приятное на вид и хорошее для пищи, и дерево жизни посреди рая, и дерево познания добра и зла. 74. Очевидно, Сад - или Рай - был задуман таким образом, чтобы содержать все необходимое для удовлетворения нужд и желаний человека, и впоследствии он стал восприниматься как идиллическое место, где царит само совершенство, - «парадиз» (это слово, пришедшее в греческий язык из древнеиранского, означает «парк» или «сад»). В легендах и мифах очень распространена тема золотого века, якобы имевшего место в далекой древности, - времени, когда люди не знали никаких забот, а еды было такое изобилие, что ее можно было снимать с деревьев безо всякого труда. А почему бы и нет? Каждый человек при определенных обстоятельствах может вспомнить и свой собственный золотой век - пору юности. Даже если это был не совсем золотой век, тем не менее, именно таковым временем молодость воспринимается в старости, когда все хорошее всплывает в памяти в первую очередь, а все плохое подергивается дымкой странной привлекательности. Как правило, социумы тоже возвращаются памятью ко временам золотого века. Я уже упоминал ранее, как в шумерском обществе зрело недовольство, вызванное ростом населения, что привело к междоусобным войнам. Затем, около 2500 года до нашей эры, страной завладел Аккад, и в Двуречье возникла империя, где уже сами шумеры занимали подчиненное положение. Как же было шумерам, преисполненным ностальгии и тоски, не обращаться к той поре, когда они жили свободно и счастливо, - к великой поре золотого века «в Едеме» («на равнине»)? В течение многих столетий предания о саде Едемском переходили от поколения к поколению; легенда о рае в Шумере, где все было хорошо и замечательно, жила еще долго после того, как сами шумеры - люди, которые впервые ее поведали, - сошли с исторической сцены, их культура угасла и исчезла, а язык был забыт,
и, наконец, достигла израильтян, которые пересказали ее на свой манер и распространили по всему свету. 75. Как видно, дерево жизни - это такое дерево, плоды которого, будучи съедены, даруют бессмертие. С подобной бесхитростной концепцией мы часто сталкиваемся в древних мифах. Человеку трудно жить с осознанием собственной смертности. Насколько можно судить, мы - единственные живые существа, которые осознают неизбежность смерти; неизбежность не только смерти вообще, но и - главное - персональной смерти . (Может быть, наша вера в бессмертие души и загробную жизнь - это способ перехитрить, обойти совершенно неприемлемый факт неизбежности смерти.) В мифах же боги почти всегда бессмертны. Видимо, здесь тоже есть определенная хитрость: боги знают какой-то секрет, но не сообщают смертным. У многих культур есть легенды, герои которых ищут секрет бессмертия - увы, безуспешно: мы все еще смертны. В Древнем Шумере была легенда о Гильгамеше, правителе Урука (один из шумерских городов-государств), который стремился к вечной жизни. Это самая старая эпическая поэма из всех, что мы знаем, и в свое время она, конечно же, была очень популярна. Сказание о Гильгамеше, видимо, оказало воздействие на греческую легенду о Геракле, да и само дерево жизни в саду Едема, скорее всего, появилось не без влияния Гильгамеша и его поисков. 76. Следует, очевидно, заключить, что дерево познания добра и зла - это дерево, плоды которого, будучи съедены, даруют знание. Принято считать, что под этим знанием подразумевается нечто конкретное, а именно моральная ответственность, способность отличить добро от зла. Между тем «добро и зло» - это еврейская идиома, обозначающая буквально «все на свете» (поскольку любая вещь несет в себе либо добро, либо зло; знать и то и другое, - значит, знать все), таким образом, плод этого дерева дарует знание вообще. 10. Из Едема выходила река для орошения рая; и потом разделялась на четыре реки. 77. Древнейшие цивилизации нашей планеты зародились по берегам рек (по крайней мере, в отношении шумерской цивилизации это совершенно точно). Таким образом, вполне благоразумно наделить рай рекой, которая его орошала бы. Река «выходила из Едема», но это не означает, что она брала начало в раю и вытекала из него. Едем - это не рай (хотя люди часто принимают одно за другое) , а просто страна, в которой раю было отведено место. Если мы предположим, будто рай располагался в нижнем течении Тигра и Евфрата , то следует также допустить, что под «рекой» подразумевается один из этих двух водных потоков, и мы вправе задать вопрос: какой же? Истоки Тигра и Евфрата находятся в Восточной Турции, эти реки текут на юго-восток почти параллельно друг другу. В одном месте - примерно в 560 километрах от Персидского залива - они сближаются на 40 километров, потом расходятся и снова сближаются. Во времена шумеров Евфрат и Тигр впадали в Персидский залив раздельно: их устья отстояли друг от друга примерно на 160 километров. Но в ту пору и Персидский залив вдавался в сушу почти на триста километров дальше к северо-западу, чем сейчас. Реки несли ил и грязь и постепенно образовали дельту, которая заняла верхнюю часть узкого Персидского залива. Тигр и Евфрат продолжали катить свои воды по новообразованной суше, причем Тигр стал поворачивать на юг, а Евфрат на восток. В конечном итоге они встретились и слились в единую реку Шатт-эль-Араб, длина которой ныне составляет 195 километров. К тому времени, когда евреи оказались в вавилонском плену (книга Бытие об-
рела свой современный вид только после этого), Шатт-эль-Араб уже существовал. Вполне возможно, что библейские авторы именно Шатт-эль-Араб считали той рекой, которая вытекает из Едема (Шумера), несет свои воды по раю, а уже оттуда попадает в Персидский залив. Не исключено, что местоположением рая считалась область, лежавшая чуть ниже точки слияния Тигра и Евфрата. В шумерские времена суши, образованной дельтой, еще не существовало, но библейские авторы, вероятно, не знали этого. 78. Фраза «и потом разделялась» звучит так, будто бы река, покинув пределы рая, разделилась на рукава. Мы считаем само собой разумеющимся, если, описывая реку, мы движемся (мысленно) в том направлении, в котором течет вода. Это разумная условность, но вовсе не универсальный закон. Предположим, что из удобного пункта наблюдения посреди рая, раскинувшегося в верхнем течении Шатт-эль-Араба, мы смотрим вверх по течению. Перед нами река разделяется и превращается в два больших водных потока - Тигр и Евфрат. 79. Стих гласит, что река разделяется «на четыре реки», а Тигр и Евфрат - это только две. Тем не менее, и та и другая богаты притоками. Эти притоки могли быть реками или большими искусственными каналами, ибо, начиная с шумерских времен, на протяжении всей библейской истории Месопотамия была исчерчена ирригационными каналами. 11. Имя одной Фисон: она обтекает всю землю Хавила, ту, где золото; 80. Фисон невозможно отождествить ни с одной известной ныне рекой. Нигде в Библии она больше не упоминается. 81. Как и реку Фисон, землю Хавила также невозможно идентифицировать с каким-либо известным регионом. Однако, в отличие от Фисона, эта земля в дальнейшем в Библии упоминается, а именно в том месте, где описывается местообитание исмаилитских племен: «Они жили от Хавилы до Сура...» (Быт 25:18) . Мы можем с большой уверенностью утверждать, что исмаилиты - это североарабские племена, обитавшие в пограничной области между Иудеей и Вавилонией. Не пытаясь жестко привязать их к какой-нибудь конкретной географической точке, мы, тем не менее, вправе предположить, что Хавила располагалась где-то к юго-западу от Евфрата. Следовательно, Фисон может быть притоком Евфрата, впадающим в него с запада в точке, лежащей выше слияния Тигра и Евфрата. Скорее всего, это был не крупный поток, и по мере того, как климат данной области становился все более засушливым, он имел все шансы исчезнуть вовсе. По правде говоря, этот приток мог исчезнуть уже в библейские времена, но автор Библии, трудясь над этими главами на заключительном этапе, очевидно, имел доступ к древним шумерским источникам (которые уже тогда насчитывали две тысячи лет), и там ссылка на Фисон присутствовала. 82. Упоминание о Золоте сбивает с толку. В прежние времена, когда «Индии» считались самим воплощением богатства, было невозможно размышлять о золоте и не думать при этом об Индии. Неудивительно, что рано или поздно должно было родиться предположение, будто бы Хавила - это Индия, а река Фисон - Инд. Данная версия, однако, в высшей степени неверна. Нигде на всем своем протяжении Инд не подходит к Месопотамской низменности ближе, чем на две тысячи километров. К тому же Индия в Библии упоминается - в Книге Есфири, по-еврейски она называется Ходду (обратите внимание на сходство с корнем «хинду» в слове Хиндустан), а вовсе не Хавила.
12. и золото той земли хорошее; там бдолах и камень оникс . 83. Мы не знаем, что такое «бдолах». Наиболее распространена точка зрения, что это какой-то род ароматической камеди. Еще только в одном месте в Библии встречается бдолах - там, где описывается , как евреи блуждали по пустыне и питались манной. О манне Библия сообщает, что она «...была подобна кориандровому семени, видом, как бдолах» (Чис. 11:7) . Поскольку неизвестно, какой была на вид манна9, то мы не можем идентифицировать и бдолах. 13. Имя второй реки Гихон (Геон): она обтекает всю землю Куш. 84. Гихон, как и Фисон, ныне совершенно неизвестна; в Библии она нигде больше не встречается. 85. В Библии немало мест, где словом «Куш» именуется регион, который греки называли Эфиопией. Греческая Эфиопия - это вовсе не та страна в Северо-Восточной Африке, что раньше носила имя Абиссиния, а ныне зовется Эфиопией. Греки так называли территорию, раскинувшуюся по берегам Нила непосредственно к югу от Египта. В древние времена она именовалась Нубией, а ныне это северная часть Судана. Если Куш и впрямь соответствует Нубии, тогда река Гихон должна быть Нилом, который действительно «обтекает», или «течет, плавно изгибаясь» (соответствующий еврейский глагол можно перевести и таким образом), по этой стране. Однако Нил никак не может быть Тихоном, потому что крупнейшая африканская река удалена от Двуречья, как минимум, на полторы тысячи километров. Древние евреи знали об этом, так как были хорошо знакомы с Нилом. Мне могут возразить, что в стародавние времена люди, которым было хорошо известно, где находится устье Тигра и Евфрата, совершенно необязательно должны были иметь представление об истоках этих рек, и тем более им были неведомы истоки Инда или Нила. В вавилонскую эпоху евреи могли воображать, что все четыре великие реки порождены единым источником, располагавшимся где-то в районе Армении, и именно там, у общего источника, и помещался Едемский сад. Впрочем, эта версия родилась в более поздний период. В старинных еврейских текстах нет никаких указаний на подобное верование. В таком случае если Гихон - это не Нил, то какая же река имеется в виду и где она расположена? Ответ на этот вопрос можно найти, если отвлечься от эфиопско-нубийского варианта и поискать Куш в другом месте. Очень часто библейский Куш соотносят с одним из пустынных племен, и существует большая вероятность, что под этим словом имелась в виду страна, населявшаяся людьми, которых античные греческие географы именовали коссеанами и которых современные историки зовут касситами. Они обитали к востоку от Тигра и наибольшего могущества достигли в период между 1600 и 1200 годами до нашей эры - именно тогда касситы вторглись в Двуречье и овладели Вавилонией. Оникс — термин древнего происхождения и широкого Значения, используемый для обозначения параллельно-полосчатых разностей различных минералов поделочного качества, гл. образом кальцита (мрамора), халцедона (сердолика) и скрытокристаллического кварца. Все ониксы широко используются как поделочные камни. Издавна находили большое количество оникса в Турции, в районах Мармариса и Ичмелера. 9 Манна, лишайник Aspicilia esculenta и другие близкие виды из семейства леканоровых. Встречается в степях, пустынях, в горах Засушливых областях на юго-востоке Европы, юго-западе Азии и севере Африки. Имеет вид угловато-округлых комочков диаметром 1-4 см, глинистого или пепельно-серого цвета, свободно лежащих на почве. Легко переносится ветром на большие расстояния. Так как иногда Манна (лишайник) употреблялась в пищу, это могло дать повод к возникновению библейской легенды с Манна (лишайник), «падающей с неба».
Тогда Гихон, «обтекающий» землю касситов, может быть одним из притоков Тигра, впадающих в него с востока выше слияния с Евфратом. Подобно Фисону, эта река, скорее всего, принадлежит к числу исчезнувших. 14. Имя третьей реки Хиддекель (Тигр): она протекает пред Ассириею. Четвертая река Евфрат. 86. Хиддекель - это еврейский вариант ассирийского и-ди-ик-лат. В отличие от более спокойного Евфрата, это не судоходная река. Вполне вероятно, что именно по причине ее дикого нрава греки дали реке Хиддекель имя, под которым мы знаем ее по сей день: Тигр. 87. В данном случае описание Хиддекель, протекающей «пред Ассириею», неверно, поскольку Ассирия - в течение всей своей истории - владела территориями, располагавшимися по обоим берегам реки. Однако слово «Ассирия» - это перевод еврейского «Ашшур», которое обозначает не только самое страну, но и ее первую столицу. Город Ашшур (Ассур) действительно был заложен на Западном берегу Тигра, поэтому река протекала «пред» ним. 88. Река Евфрат (по-еврейски «Перат») только лишь упомянута. Безусловно, она была слишком хорошо знакома евреям - никакие детали и уточнения не требовались . Таким образом, если мы вообразим, что рай располагался в верхнем течении Шатт-эль-Араба, и бросим взгляд вверх по течению, то увидим, как река разделяется на Тигр и Евфрат, Евфрат в свою очередь разделяется на главный поток и (возможно) приток Фисон, а Тигр - на главное русло и (возможно) приток Гихон. Обозревая их с запада на восток (или слева направо), мы получим: Фисон, Евфрат, Тигр и Гихон. 15. И взял Господь Бог человека, (которого создал) и поселил его в саду Едемском, чтобы возделывать его и хранить его. 89. «Возделывать его и хранить его» означает культивировать сад, а эта задача, как подтвердит любой садовник или садовод, требует значительных усилий и неустанной заботы. Однако создается впечатление, что за садом Едемским было гораздо легче ухаживать, чем за нынешними садами, что это был идеальный сад, который, в сущности, содержал себя сам. Таким образом, человек превращался в собирателя пищи, он поедал плоды деревьев и других растений, пользуясь непрекращающимся изобилием. Если эту картинку рассматривать как иллюстрацию к начальной истории рода человеческого, то в определенном смысле она соответствует научным фактам. На протяжении большей части своей истории Homo sapiens был собирателем плодов растительного происхождения, хотя, когда выдавался случай, он не отказывался и от животной пищи. 16. И заповедал Господь Бог человеку, говоря: от всякого дерева в саду ты будешь есть, 17. а от дерева познания добра и зла не ешь от него, ибо в день, в который ты вкусишь от него, смертью умрешь. 90. Наложение запрета - типичный фольклорный мотив и самый простой способ указать на присутствие зла. Люди не очень охотно допускают, что обрушившимся на них злом они обязаны тому самому всемогущему божеству, которое считается бесконечно добрым, поэтому куда легче предположить, что зло - это кара, которую люди сами навлекают на себя своими безумными, глупыми, греховными или злонамеренными поступками.
В греческих мифах, описывающих начало человеческой истории, боги вручают Пандоре ящик и предупреждают, чтобы она ни за что не открывала его. Пандора все же открывает ящик, и все беды человечества разлетаются по белу свету. В любой легенде или сказке за фразой «это единственное, чего ты не должен знать» обязательно последует эпизод, в котором герой сказания именно это «единственное» должен сделать и делает. Если обратиться к современным детским сказкам, то лучшим примером будет сказка о Синей Бороде: муж предупреждает жену, что, хотя во время его отсутствия она может свободно входить в любую комнату замка, тем не менее, есть одна комната, куда вход запрещен. Синяя Борода даже показывает жене ключ от этой комнаты, более того, он отдает его супруге, но строго наказывает, что именно этим ключом она не должна пользоваться. Вероятно, не один ребенок бывал удивлен при чтении этой сказки, когда обнаруживал, что жена Синей Бороды с большим трудом дожидалась ухода мужа и тут же хваталась за запретный ключ. Между прочим, в «Жреческом кодексе» бог предоставляет животному миру в качестве пищи всю растительность без остатка. Он не делает никаких исключений и не выставляет никаких запретов. 91. В буквальном прочтении этот стих гласит, будто бы плод с дерева познания содержит смертельный яд и обязательно убьет человека, отведавшего его. Но можно прочитать фразу и менее буквально. Если человек съест плод, то это убьет его духовно, ибо он потеряет невинность и преисполнится грехом. Или иначе: поедание плода может попросту сделать его смертным. В момент вкушения плода он, может быть, и не умрет, но зато с этой самой минуты будет знать, что жизнь его с неизбежностью когда-нибудь закончится. Здесь подразумевается, что, если бы человек удержался от поедания плода, он никогда бы не умер, а, напротив, остался бессмертным. Разумеется, с точки зрения научного исследования истории человечества под этим тезисом нет никакого основания. Никогда не существовало такой поры, когда люди были бессмертны или когда были бессмертны какие-либо многоклеточные организмы. Тем не менее, мечта о бессмертии сопутствует человеку на протяжении всей его истории. В фольклоре различных народов мы неизменно встречаем легенды, повествующие о том, как бессмертие все же было даровано человеку хотя бы на короткий срок, и он утерял его. Так, в знаменитом шумерском эпосе его герой Гильгамеш ищет бессмертие и, наконец, ему удается отыскать цветок, произрастающий на дне океана, - цветок, который возвращает молодость. (Может быть, это прообраз «дерева жизни», которое тоже растет в раю.) Однако затем Гильгамеш засыпает, и, пока он спит, змей похищает цветок бессмертия. Почему змей? Прежде всего, змеи ползают в траве, в кустах и подкрадываются к жертвам совершенно незаметно, проявляя отменные воровские качества. Во-вторых, змеи линяют, сбрасывают отмерший верхний слой кожи, причем сбрасывают единым куском, вместо того чтобы расставаться с отмершей кожей, оставляя всюду крохотные, незаметные чешуйки перхоти (как это делаем мы). Новая кожа у змей, обнаруживающаяся под сброшенной, всегда яркая, блестящая. Змеи живут отпущенный им природой срок, никогда не становятся моложе (как и все прочие живые существа) и, в конце концов, умирают. Случайному наблюдателю, однако, - в те времена когда биология была еще в колыбели, - казалось, что змея, сбросив кожу и, обнаружив под ней новый блестящий покров, вернула себе молодость. В таком случае она должна была знать какую-то хитрость, какое-то волшебство, приносящее омоложение, которое людям уже недоступно - ведь именно змея стащила эту хитрость у Гильгамеша. Кстати, тест на послушание - тест, при котором поражение влекло потерю бессмертия, - мог быть каким угодно. Почему он принял форму поедания плода с дерева познания?
Подоплека проста и понятна: знание - опасно. Пока люди остаются в неведении, они невинны и добродетельны, но обретение знания влечет за собой соблазны и новые возможности, которые ведут к греху и разрушению. Все мы хорошо знаем, как часто чистый и невинный деревенский парень противопоставляется злобному городскому хлыщу. И любой из нас, столкнувшись с неприятностями в этом меняющемся мире, горюет о старых добрых временах, о том, как было хорошо, пока эти «новомодные» штучки не погубили все на свете. Как говорит Библия: «Потому что во многой мудрости много печали; и кто умножает познания, умножает скорбь» (Еккл. 1:18). 18. И сказал Господь Бог: не хорошо быть человеку одному; сотворим ему помощника, соответственного ему. 92. В легенде о сотворении, изложенной в «Жреческом кодексе», люди сразу были созданы двуполыми («мужчиной и женщиной сотворил он их») . По «Яхвисту», вначале был сотворен лишь один мужчина, женщина не упоминается. Впрочем, никаких животных на первых порах нет тоже. Мужчина - единственное живое существо в мире, если не считать растительности в саду. По крайней мере, ничего более в «Яхвисте» не упоминается. 93. Ныне мы могли бы сказать то же самое иначе: «сотворим ему друга и партнера» . 19. Господь Бог образовал из земли всех животных полевых и всех птиц небесных, и привел (их) к человеку, чтобы видеть, как он назовет их, и чтобы, как наречет человек всякую душу живую, так и было имя ей. 94. Только теперь в легенде о сотворении, изложенной в «Яхвисте», появляется животный мир как таковой, и в этом отношении данный текст также выглядит более примитивным, чем «Жреческий кодекс», в котором животный мир создается в первую очередь, а уж затем его венчает человек. Конечно же, последний документ куда ближе к эволюционной теории развития жизни на Земле. Более того, создатель опять изображен здесь таким образом (если текст стиха понимать буквально), будто бы он, подобно горшечнику, формует каждое животное из глины (земли, праха). Кстати, в «Яхвисте» ни слова не говорится о сотворении обитателей моря. Таким образом, место действия этого текста ограничивается не только Землей самой по себе, но исключительно земной сушей. 95. В тексте Библии короля Якова в этом месте впервые появляется слово «Адам», причем оно сразу несет функцию имени собственного. Между тем по-еврейски это слово означает просто «человек» и в оригинальном тексте Библии употребляется с самого начала именно в этом смысле. (В русском переводе Адам - тоже как имя собственное - впервые появляется в 25 стихе второй главы Бытия). 96. У большинства древних культур названия были неразрывно связаны с самими предметами и явлениями. Знать название предмета и иметь возможность произвольно употреблять его значило обладать властью не только над названием, но и над самим предметом. По этой же причине мы, даже в наше время, бываем весьма осторожны в выборе упоминаемых нами имен, особенно если это имена влиятельных людей (разумеется, влиятельные особы не на шутку обиделись бы, если бы им намекнули, будто мы тем самым распространяем на них свою власть). В современном обществе принято в обиходе использовать фамилии людей, в то время как обращение по имени мы склонны резервировать для друзей, родственников и начальственных персон, от которых в той или иной степени зависим. Даже
самый демократичный из нас обидится - хотя бы самую малость, если к нему обратится по имени какой-нибудь служащий, либо ребенок, либо случайный прохожий нерасполагающей наружности. У некоторых народов каждый человек имеет специальное имя, которое держится в секрете, а в обиходе используются только публичные - «не истинные» - имена; таким образом, никто не в состоянии возыметь власть над отдельным человеком. Обычно мы также не называем по имени высших чиновников или сановников, особенно если обращаемся к ним, когда они исполняют служебные обязанности, взамен мы используем почтительное: «господин президент», «ваша честь», «ваше величество». Особый запрет наложен на упоминание имени бога. Даже используя обращение «господи», мы должны делать это с известной осмотрительностью: «Не произноси имени Господа, Бога твоего, напрасно» (Исх. 20:7). Любое упоминание бога, походя, или при неблагоприятных обстоятельствах, или в качестве присловья, или - что хуже всего - в виде заведомо лживой клятвы, словом, любое упоминание бога без серьезных на то оснований - уже само по себе святотатство. Таким образом, когда животных приводят к человеку, и он дает им имена, это означает, что в руки человека - или в целом в руки человечества - вверяется власть над животным миром. Это более простая версия, чем та, что изложена в «Жреческом кодексе», где бог подчеркнуто дарует людям власть над всеми живыми существами и власть эта не что иное, как сами слова. 97. Это место призвано укрепить в умах ту идею, что существуют «естественные» имена для различных объектов и что существует некий язык (по-видимому, еврейский), который столь же «естествен». Дело доходит до того, что у многих людей возникает суеверное чувство, будто мертвые языки, используемые при отправлении литургии (древнееврейский - для иудаистской литургии, латынь - для римско-католического богослужения), должны применяться исключительно в этих целях и их незачем осквернять употреблением в мирском обиходе. 20. И нарек человек имена всем скотам и птицам небесным и всем зверям полевым; но для человека не нашлось помощника, подобного ему. 98. Если окончание стиха понимать таким образом, что среди всех животных, обитающих на суше и в воздухе, не нашлось ни одного, пригодного на роль партнера для человека, то в этом толковании есть определенный смысл: действительно, не существует животных, обладающих достаточным в этом плане интеллектом. Данный стих также демонстрирует примитивность легенды о сотворении, содержащейся в «Яхвисте». Господь бог здесь изображен в виде экспериментатора - только перебрав всех животных, он приходит к заключению, что для существа столь разумного, как человек, достойным партнером может быть только другой человек. Богу, изображенному в «Жреческом кодексе», вовсе не надобны какие-либо эксперименты. Будучи всемогущим, он сразу создает Вселенную такой, какой она должна быть. Если мы вздумаем упорствовать в том, чтобы под словом «помощник» понимать «жена», то нам должна представиться нелепая картина, будто бы господь бог подводил к человеку всех животных, дабы выяснить, какое из них могло бы служить Адаму женой. Одного этого было бы достаточно, чтобы навсегда отказаться от попыток трактовать слово «помощник» именно таким образом, однако традиция некритического отношения к словам Библии очень сильна. 21. И навел Господь Бог на человека крепкий сон; и, когда он уснул, взял одно из ребр его, и закрыл то место плотию. 99. Этот стих интересно перекликается с историей науки. Когда в середине XIX века была впервые применена анестезия, кое-кто посчитал, что новый метод,
призванный уменьшить боль, - это богохульственная попытка избежать одного из наказаний, ниспосланных богом на людей. Медики часто цитировали данный стих - в качестве примера того, что сам бог прибегнул к анестезии, когда счел это необходимым. (Сей довод нельзя считать полностью убедительным аргументом, потому что бог применил анестезию до того, как человек совершил грехопадение; наказание болью и прочие «прелести» пришли позднее. Тем не менее, стих сыграл свою роль и слегка облегчил внедрение анестезии.) 22. И создал Господь Бог из ребра, взятого у человека, жену, и привел ее к человеку. 100. Создавая партнера для Адама, бог формирует его не просто как другого мужчину, но как мужчину видоизмененного, сиречь женщину. Этот стих восходит к истории создания полов, описанной в «Яхвисте». Хотя в источнике на этот счет ничего не говорится, следует полагать, что отныне все животные получили себе пару. В конце концов, если бы бог ранее снабдил каждое животное партнером противоположного пола, он бы ни секунды не размышлял, кого ему следует подобрать для человека. В «Жреческом кодексе» значится, что оба пола были созданы одновременно. Это абсолютно однозначно описано в случае с человеком, и то же самое подразумевается, когда речь идет о животных, ибо бог повелел им всем: «Плодитесь и размножайтесь» . Однако история, поведанная в «Яхвисте», куда колоритнее, и масса читателей Библии, игнорируя более изощренную версию «Жреческого кодекса», настаивает, что женщина была создана после мужчины, и к тому же - что еще важнее - из части тела мужчины. Это серьезный момент, ибо он поддерживает веру в то, что женщина - второстепенное существо, созданное - после некоторых раздумий - только в качестве партнера для мужчины, и что она не более чем придаток мужчины (ребро10) , получивший человеческое обличье. Если бы в версии о сотворении мира, содержащейся в «Жреческом кодексе», женщина была создана после мужчины, это означало бы, что она - высшее существо, поскольку в этом документе творение идет по восходящей, и самое лучшее и самое важное создается в последнюю очередь. Однако в «Яхвисте» самое лучшее и самое важное ставится на первое место - ведь растения и животные там появляются уже после человека. Поскольку, по данной версии, бог создал женщину в самую последнюю очередь, это также накладывает на нее особую печать подчиненного положения. Разумеется, если исхитриться, можно истолковать «Яхвист» таким образом, будто он проповедует равенство полов. Однако именно с подачи Библии женщины - на протяжении последних двух тысяч лет и даже более того - неизменно рассматривались как подчиненный пол. Стоит только прочитать великую эпическую поэму Мильтона «Потерянный рай», и перед нами предстанет этот мужской шовинизм во всей своей обнаженности и бесстыдстве. В данном отношении «Жреческий кодекс» все же ближе к научной точке зрения на эволюцию живого. Половое размножение насчитывает, по меньшей мере, миллиард лет, если не больше, и половой диморфизм имеет столь же долгую историю. При этом ни мужской, ни женский пол не могут похвастаться первенством. У многих видов - в особенности у млекопитающих - самец крупнее и сильнее У человека, как и у других животных, строение тела продольно-симметрично, с обеих сторон количество ребер одинаково. Выходит, по Библии, одно ребро было лишнее, нарушающее симметрию. Ну, недоделанный какой-то был. Экспериментальный, одним словом.
самки и в данном смысле может выказывать свое превосходство. Однако это не применимо ко всем видам животных, да и среди млекопитающих тоже не обязательно . В физиологическом плане куда больше доводов считать именно самку главенствующей особью, возле которой самцу остается место простого придатка. Если перейти к человеку, то в каждой клетке особи женского пола насчитывается сорок шесть хромосом, а в каждой клетке мужской особи - сорок пять плюс обрубок (Y-хромосома). С точки зрения хромосомного набора мужчину можно рассматривать как дефектную и неполноценную женщину, и, быть может, по этой причине женщины лучше переносят стрессы, а продолжительность их жизни на шесть-семь лет больше, чем продолжительность жизни мужчин. Более того, хотя самцы и самки вносят равный вклад в генетическое оснащение потомства, тем не менее, именно самка снабжает новорожденного изначальным запасом пищи и заботится о нем на первых порах - если забота вообще заложена в ее программу. У млекопитающих самка вынашивает потомство, обеспечивая, таким образом, плоду среду обитания внутри собственного тела в течение начального периода развития. 23. И сказал человек: вот, это кость от костей моих и плоть от плоти моей; она будет называться женою, ибо взята от мужа (своего). 101. Сотворение женщины из ребра отдаленно напоминает то, что мы сейчас называем «клонированием». Термин, перешедший из биологии в научную фантастику. Клон - это особь, развившаяся «из той же клетки»; в современной фантастической литературе клоны заменили более архаичных «двойников11». Разумеется, все деяния бога, описанные в Библии, имеют статус чуда, и, как таковые, они не могут быть сравнимы с какими-то человеческими действиями. Например, если бы клонировали человека, то генетический характер клеток, вовлеченных в этот процесс, обеспечил бы неизменность половых признаков. Клон мужчины развился бы в мужчину, а не в женщину. Соответственно, из клона женщины получилась бы только женщина, но никак не мужчина. 102. Здесь «муж» - это перевод еврейского слова «иш», которое имеет непосредственное отношение к особи мужского пола, в то время как «адам» - это более общий термин, близкий к тому, что мы обозначаем словом «человек». «Жена» - это перевод слова «ишша», являющегося женской формой от «иш». Адекватный перевод слова «ишша» звучал бы как «мужица». Тот факт, что мужчина в этом стихе дает имя женщине, еще раз подчеркивает его превосходство над ней. 24. Потому оставит человек отца своего и мать свою и прилепится к жене своей; и будут (два) одна плоть. 103. Из этого стиха можно сделать вывод, что моногамия - это естественное и изначальное свойство человечества. В конце концов, речь идет о «жене», а не о «женах». В принципе похоже на то, что моногамия всегда была специфической характеристикой человеческого общежития, поскольку рождается в среднем одинаковое количество мужских и женских особей. Следовательно, если одной группе мужчин свойственна полигамия, это должно означать, что другая группа мужчин останется без жен или что среди женщин должно практиковаться многомужие. И, тем не менее, вопрос о «естественной» моногамии весьма спорен. Многие Увы, все идет к тому, что вскоре это перестанет быть фантастикой. Клонирование животных - уже реальность.
виды приматов полигамны, и даже в истории человеческого общества можно найти много культур, где достаточно состоятельные или достаточно могущественные мужи имели столько жен, сколько позволяли их финансовые возможности. Но даже там, где моногамия предписывается традицией или законом, невозможно в полной мере пресечь прелюбодеяния, промискуитет12 и проституцию. Как бы то ни было, моногамия может оставаться желанным принципом, однако это не означает, что она естественна13. 25. И были оба наги, Адам и жена его, и не стыдились. 104. Человек - единственное животное, которое умышленно покрывает свое тело посторонними материалами по причинам, которые мы называем «стыдливостью». Иные животные могут покрывать себя грязью, для того чтобы охладить тело, или могут использовать незанятую раковину в качестве укрытия, но, насколько мы можем судить, только люди обладают стыдливостью. Нельзя сказать наверняка, на каком этапе эволюции человеческого организма возникла потребность в одежде. Не так уж мало оснований предположить, что поначалу какие-то покровы понадобились для того, чтобы предохранить наиболее чувствительные места - например, половые органы - от контакта с внешней средой. (Когда человек поднялся на задние конечности, половые органы оказались более открытыми, чем ранее.) По мере того как люди мигрировали в более прохладные районы, одежда становилась все более тяжелой и более плотно облегала тело: человеку требовалось искусственное тепло. Мотив стыдливости (или - в отдельных случаях - бесстыдства: ведь порой предметы одежды использовались, чтобы подчеркнуть эротические места) возник, по-видимому, как побочный эффект этой утилитарной необходимости в одежде. С другой стороны, и поныне существуют примитивные культуры, для которых нагота не считается постыдной; есть и развитые народы с подобными взглядами - например, японцы; наконец, можно вспомнить нудистские колонии и пляжи. Резонно предположить, что на ранних этапах человеческой истории стыдливость еще не была изобретена, и в таком случае данный стих имеет под собой веские основания. Кстати, следует отметить, что этим стихом исчерпывается легенда о сотворении, изложенная в «Яхвисте». Глава 3 1. Змей был хитрее всех зверей полевых, которых создал Господь Бог. И сказал змей жене: подлинно ли сказал Бог: не ешьте ни от какого дерева в раю? 105. Начинается новая глава, и это понятно: легенда о сотворении закончилась, а дальше идет рассказ о первобытной истории людей. Нет никакого указания на то, сколько времени прошло после сотворения женщины; мы не знаем, какой период отделяет начало третьей главы от конца второй - день или сто лет. Для целей данного повествования это несущественно, однако Промискуитет (от лат. promiscuus — смешанный, общий) — беспорядочные, ничем не ограниченные половые связи со многими партнёрами. Промискуитет встречается как среди мужчин, так и среди женщин. Впрочем чаше употребляется непечатный аналог этого термина. 13 Естественный отбор еще никто не отменял. То что, ведет к сохранению популяции, становится нормой, потому что противоположное исчезает вместе с популяцией, не сумевшей сохранить свою численность. Моногамия - норма, потому что европейская популяция выжила, практикуя ее, но для других популяций или в других условиях, нормой может стать совершенно иное.
отсутствие временных ориентиров, тем не менее, создает неудобства - по крайней мере для людей в более поздние эпохи, когда человечество научилось придавать хронологии большое значение. 106. В повествовании появляется змей. Совершенно очевидно, что история, которую нам предстоит узнать, - это упрощенная версия той части эпоса о Гильгамеше, где говорится о том, как змей обрел бессмертие, а люди его утратили. 107. Ближе к оригиналу было бы «искуснее», «проницательнее», «мудрее». Вариант «хитрее» появился в более поздних переводах. 108. В сущности, змею трудно назвать умным животным. Змеи относятся к пресмыкающимся , а пресмыкающиеся в целом уступают млекопитающим в интеллекте. Тем не менее, змеи представляются нам весьма смышлеными: они бесшумно скользят в траве или подлеске и могут нападать совершенно неожиданно; или же, если змея стремится спастись бегством, она мгновенно исчезает, используя крохотные отверстия. Если это и не интеллект, то, по крайней мере, удобный заменитель его. Указание на интеллект змей можно найти и в Новом завете - в том месте, где Иисус наставляет апостолов: «Вот, Я посылаю вас, как овец среди волков: итак будьте мудры, как змии, и просты, как голуби» (Мф. 10:16). 109. Змей обладает даром речи. Это само по себе свидетельство того, что легенда о саде Едемском, по сути, весьма примитивна. В Библии всего два места, где животные говорят - данный стих и случай с Валаамовой ослицей (Чис. 22:28- 30) . С другой стороны, возможно, что змей - это нечто большее, чем просто змея. 110. В сущности, женщина не знает ни о каком запрете, исходящем от бога, потому что бог высказал свое условие мужчине до того, как женщина появилась на свет. Конечно, можно возразить, что в то время она была частью тела Адама, однако этот аргумент сродни известной поговорке «Адам согрешил - и всех нас благости лишил», иными словами, грех Адама якобы распространяется на всех его не рожденных еще потомков. Ясно, что подобные аргументы ни в коей мере нельзя считать приемлемыми, и многие люди не воспринимают их вовсе. Возможно, бог повторил свои инструкции специально для женщины, но в Библии об этом ничего не говорится. Поскольку женщина знает о запрете, вернее всего объяснить это тем, что ее просветил мужчина, а опосредованный запрет никак не может быть столь же сильным и убедительным, как непосредственный. Это можно было бы счесть смягчающим вину женщины обстоятельством, однако ни бог, ни верующие не приняли этого смягчения; напротив, в течение тысяч лет люди набожные горько упрекали женщин в том, что они - через грехопадение первой женщины - являются главным воплощением наказания господнего и виновны в потере человечеством бессмертия и невинности. 2. И сказала жена змею: плоды с дерев мы можем есть, 3. только плодов дерева, которое среди рая, сказал Бог, не ешьте их и не прикасайтесь к ним, чтобы вам не умереть. 111. Как видно, женщина здесь преувеличивает и искажает инструкции бога. Бог наложил запрет только на поедание плодов и ни словом не обмолвился о прикосновении к ним. Некоторые раввины предполагают, что именно это искажение слов божьих и было основным грехом, который дал начало всем остальным. Они рассказывают легенду, по которой змей, услышав женскую версию запрета, с силой притиснул женщину к дереву, и когда она осталась целой и невредимой, то с готовностью поверила во все, что говорил ей змей. С другой стороны, можно выдвинуть следующий аргумент: если женщина узнала о запрете опосредованно, только со слов мужчины, то вполне допустимо, что муж-
чина первым исказил инструкции бога, вероятно для того, чтобы сделать их более убедительными. 4. И сказал змей жене: нет, не умрете 112. Змей противоречит богу. В чем тут дело? Поступок представляется немотивированным, однако сам факт этого противоречия наводит на подозрение, что речь идет о хаосе. В вавилонском мифе о сотворении мира Тиамат - персонификация хаоса - явлена в виде дракона. Но ведь дракон, в сущности, это большой змей, которого иногда изображают с крыльями (они, вероятно, символизируют плавность, с которой змеи скользят по плоской поверхности) и языком пламени из пасти (символ змеиного яда). Когда Исайя пророчит победу бога над враждебными силами, он перечисляет различные образы, используемые для обозначения хаоса: «В тот день поразит Господь мечом своим тяжелым, и большим и крепким, левиафана, змея прямо бегущего, и левиафана, змея изгибающегося, и убьет чудовище морское» (Ис. 27:1) . В более поздние времена, когда Иудея была провинцией государства Ахемени- дов, евреи восприняли концепцию вечного конфликта между принципами добра и зла и расстались с идеей, в соответствии с которой бог якобы изначально одержал полную и окончательную победу над злом. В древнееврейской картине мира Сатана явился на свет как вечный антибог, который постоянно стремится разрушить сотворенное и восстановить хаос; для того чтобы предотвратить это, необходима была вечная бдительность. Затем родилась мысль, что змей на самом деле был воплощением Сатаны, - эта концепция с непревзойденным мастерством была отражена Мильтоном в «Потерянном рае». Однако в библейской истории о саде Едемском на это нет никаких указаний. Судя по всему, идея Сатаны целиком и полностью принадлежит более позднему времени. 5. но знает Бог, что в день, в который вы вкусите их, откроются глаза ваши, и вы будете, как боги, знающие добро и зло. 113. Здесь опять звучит отдаленное эхо эпоса о Гильгамеше. Один из персонажей эпоса носит имя Энкиду; это дикий человек, которого Гильгамеш должен приручить. Для данной цели Гильгамеш использует блудницу; она соблазняет Энкиду своим пленительным телом и сладкими речами: «Ты прекрасен, Энкиду; ты как бог». Блудница выполняет свою Задачу, и так же преуспевает со своей миссией змей-искуситель, который обещает женщине в раю, что она будет как бог. 6. И увидела жена, что дерево хорошо для пищи, и что оно приятно для глаз и вожделенно, потому что дает знание; и взяла плодов его и ела; и дала также мужу своему, и он ел. 114. Природа плодов неясна. Традиционно на Западе считается, что это были яблоки, однако оснований для подобного заключения нет никаких. Более того, мы можем почти наверняка утверждать, что это были не яблоки. В древней Палестине яблоки не принадлежали к распространенным фруктам и, может быть, вовсе не культивировались. Если мы хотим серьезно подойти к вопросу о дереве познания, то должны заключить, что это было уникальное и, возможно, божественное дерево, которое могло произрастать только в раю и нигде более и плоды которого должны были остаться вне разумения человека, исключая тот единственный плод, что был съеден в нарушение запрета.
Если же встать на прозаическую почву современной мысли, то всю историю следует рассматривать исключительно как легенду, и с этой точки зрения природа плодов совершенно неважна. 7. И открылись глаза у них обоих, и узнали они, что наги, и сшили смоковные листья, и сделали себе опоясания. 115. Потеря невинности повлекла за собой чувство стыда, и мужчина и женщина с той поры стали прикрывать половые органы набедренными повязками («опояса- ниями»). Именно этому стиху мы обязаны условностью, следуя которой скульпторы стали прикрывать мужской половой орган на статуях листьями (обычно фиговыми). Греки, будучи язычниками, разумеется, этого не делали. 8. И услышали голос Господа Бога, ходящего в раю во время прохлады дня; и скрылся Адам и жена его от лица Господа Бога между деревьями рая. 9. И воззвал Господь Бог к Адаму и сказал ему: (Адам) где ты? 10. Он сказал: голос Твой я услышал в раю, и убоялся, потому что я наг, и скрылся. 11. И сказал (Бог) : кто сказал тебе, что ты наг? не ел ли ты от дерева, с которого Я запретил тебе есть? 116. Эта часть легенды и впрямь примитивна. Бог разгуливает по раю, совершая моцион и освежаясь ветерком, как это делал бы человек. Адам и его жена прячутся, и богу приходится их звать. Бог должен вопросить, не был ли нарушен запрет, словно бы он вовсе и не всезнающий. Конечно, поздние комментаторы нашли сотни способов, чтобы объяснить все это. Адам и его жена прячутся, потому что не знают о способностях бога. Бог задает вопрос только потому, что ему нужно добровольное признание. И так далее... И все же в ранних мифах божества не всегда были всезнающими и даже не всегда могли похвастаться сообразительностью. Порой умный человек одерживал верх над богом. Видимо, в те времена, когда еще не было никаких комментаторов, когда эти истории были еще в новинку, слушатели преисполнялись тревогой ожидания и гадали, сумеет ли герой выкрутиться из затруднительного положения. 12. Адам сказал: жена, которую Ты мне дал, она дала мне от дерева, и я ел. 13. И сказал Господь Бог жене: что ты это сделала? Жена сказала: змей обольстил меня, и я ела. 14. И сказал Господь Бог змею: за то, что ты сделал это, проклят ты пред всеми скотами и пред всеми зверями полевыми; ты будешь ходить на чреве твоем, и будешь есть прах во все дни жизни твоей; 117. Бог даже не спрашивает у змея никаких объяснений - он приговаривает его, не выслушав. Возможно, причина здесь в том, что перед нами - версия битвы между богом и хаосом, содержащаяся в «Яхвисте». Согласно «Жреческому кодексу», битва закончилась полной победой бога, победой мгновенной и окончательной: был сотворен свет, и тьма отступила перед божьим словом. По «Яхвисту», бог тоже одерживает победу силой слова, точнее, силой проклятия, но не раньше того, как хаос торжествует временную победу, расстроив изначальный план безбедного существования мужчины и женщины в раю. Поздние комментаторы стремились избежать этого упоминания о частичном поражении бога, каким бы ничтожным оно ни было, и выставляли дело так, будто искушение и грехопадение с самого начала входили в божий замысел, однако нигде в Ветхом за-
вете на это нет точных указаний. 118. В Библии ни разу не упоминается, что змей ходил на ногах. Вполне возможно, что проклятье означает, будто змей, который был сотворен без ног, теперь останется обезноженным навеки, и никогда ему уже не выпадет шанс заполучить их в качестве награды за хорошее поведение. Однако читатели Библии обычно истолковывают этот стих совсем по-другому. Почти повсеместно принято, что поначалу змей ходил на ногах, и только проклятие принудило его ползать на животе. В каком-то смысле здесь есть своя логика. С научной точки зрения совершенно очевидно, что змеи произошли от предков-рептилий, которые имели обыкновение разгуливать на четырех ногах и утратили конечности, по меньшей мере, семьдесят пять миллионов лет назад. Разумеется, никакого проклятия не было, хотя многие люди и верят в это. Длинные, тонкие тела змей, их способность прятаться в трещинах и ползать совершенно незаметно создали им репутацию самого преуспевающего отряда пресмыкающихся на Земле в современную эпоху. Возможно, что источником для легенды о проклятии послужила все та же вавилонская концепция хаоса, воплощенного в драконе. Вавилон - в ту пору, когда часть евреев была насильственно переселена туда, - находился в расцвете своей славы и считался крупнейшим городом мира. Его стены отличались огромными размерами и невероятной толщиной, а ворота богини Иштар - главные ворота города - были изукрашены изображениями большого количества львов, быков и драконов (предназначавшихся для того, чтобы сообщить городу свою символическую силу). Вероятно, что эти драконы (их звали «сирруш») и есть драконы хаоса. Некоторые из тех изображений и ныне можно видеть на развалинах вавилонских стен. Спина, шея и хвост «сирруша» - явно от рептилии, хотя он стоит на четырех ногах, подобно льву или быку. Закроем ноги сирруша, и то, что осталось, - вылитый змей. Таким образом, легко удостовериться, что дракон хаоса, которого проклятие лишило ног, превратился в змея. 119. Змеи конечно же не едят праха - это плотоядные существа. Приписанная им способность поедать прах - просто-напросто поспешное умозаключение, проистекающее из того, что голова змеи практически не поднимается над поверхностью земли, а в пасти постоянно мелькает язык. Не следует думать, будто змея «лижет пыль», - с помощью языка, чувствительного к колебаниям температуры, она распознает близость теплокровной добычи. 15. и вражду положу между тобою и между женою, и между семенем твоим и между семенем ее; оно будет поражать тебя в голову, а ты будешь жалить его в пяту. 120. Судя по всему, большинство людей испытывает страх перед змеями. Я лично полагаю, что мы настолько привыкли видеть млекопитающих и птиц на деревьях, в воздухе или, по крайней мере, невысоко над землей, что обычно не исследуем собственно поверхность земли на предмет существ, превышающих по размерам обыкновенную ящерицу. И когда в поле нашего зрения попадает змея, мы видим движение там, где его вовсе не ожидаем, - отсюда реакция испуга14. Однако, когда змеи находятся в террариуме зоопарка и не в состоянии напугать нас неожиданным появлением, мы хладнокровно разглядываем их и даже дети преисполняют ся в о схищением. 121. Будучи прочитана буквально, эта часть стиха имеет совершенно точный смысл. Человек, пытающийся убить змею, наверняка будет целить в голову. Змея, находясь на земле, укусит стоящего человека, скорее всего, в пятку. На первый Боязнь Змей свойственна и приматам - они доставали обезьян и на деревьях, где те располагались на ночлег.
взгляд кажется, что борьба неравная, потому что человек бьет в жизненно важную для змеи точку, а змея лишена такой возможности, поэтому победа человека кажется неминуемой. Однако если змея ядовитая, то бой будет не столь неравным, как кажется. Укус в пятку может быть смертельным. Твердое обещание неминуемой победы человека над змеем порой воспринимается как мессианское предсказание. Под потомком женщины («семя ее») христиане понимают Иисуса Христа: он поразит змея (Сатану) в голову и таким образом одержит окончательную победу над хаосом. Впрочем, кажется, надо быть очень убежденным христианином, чтобы составить себе именно такую картину15. 16. Жене сказал: умножая умножу скорбь твою в беременности твоей; в болезни будешь рождать детей; и к мужу твоему влечение твое, и он будет господствовать над тобою. 122. У женщины пока еще нет детей, и можно задуматься над вопросом: а появились бы дети, если бы мужчина и женщина остались в раю? (Если бы дети и родились , то, очевидно, роды были бы легкими и безболезненными.) Мне могут возразить, что, если бы плод с дерева познания не был съеден, мужчина и женщина продолжали бы жить в раю в вечном блаженстве. Однако плод все-таки был съеден, в мир вошла смерть как неизбежный исход жизни, и только теперь встал вопрос о произведении на свет потомства. Этот вопрос поднимается только в «Яхвисте». В легенде о сотворении, изложенной в «Жреческом кодексе», функция произведения потомства существует с самого начала: всем животным - а людям в особенности - предписано плодиться и размножаться. Учитывая это обстоятельство, следует предположить, что смерть с самого начала была включена в схему жизни, ибо неограниченное производство все новых и новых бессмертных существ быстро переполнило бы мир и сделало бы жизнь на планете невыносимой. Те одноклеточные организмы, которые размножаются простым делением, можно считать бессмертными - по крайней мере, потенциально. Вирус может производить себе подобных практически бесконечно. Бактерия, водоросль, простейшее - эти организмы могут делиться беспрестанно, и каждая клетка, появившаяся на свет в результате деления, столь же «молода», как и клетка-родительница16. Ясное дело, одноклеточные организмы не переполнят Землю - будь они по-настоящему бессмертны, они сделали бы это незамедлительно, - потому что в огромных количествах гибнут от нехватки питания, обезвоживания, химического загрязнения окружающей среды, наконец (это главная причина), их поедают более крупные организмы. С другой стороны, многоклеточные организмы состоят из групп специализированных клеток - их может насчитываться от десятков до десятков триллионов, - среди которых имеются половые клетки (яйца и спермии) - именно они отвечают за функцию размножения. Раз половые клетки обещают воспроизводство особи, то все остальные части организма начинают мало-помалу снашиваться, даже если условия окружающей среды предельно благоприятны для жизнедеятельности. Можно сказать, что половая функция организма и его естественная смерть связаны друг с другом неразрывно. Все это странным образом соединяется с некоторыми аллегорическими интерпретациями легенды о змее и искушении. Те, кто видят в змее символ мужского полового органа, считают, что под «запретным плодом» следует разуметь совокупление. В этом случае бог лишь подчеркивал неизбежный итог, утверждая, что по- Тем более, что со времен Христа, собственно говоря, ничего не изменилось в этом плане. 16 И, тем не менее, клетки бактерий тоже подвержены необратимым изменениям - «снашиваются», стареют, гибнут.
ловые отношения означают смерть. Что касается рождения детей «в болезни», то и здесь есть физиологическая подоплека: женщины испытывают при родах сильные муки, причем в гораздо большей степени, чем самки животных. Это прямо связано с быстрой эволюцией человеческого мозга: за последние полмиллиона лет его объем утроился. Увеличение таза женщины не поспевало за этим ростом, поэтому голова новорожденного (это самая большая часть плода, и она появляется первой) с трудом протискивается сквозь тазовое отверстие. Это тяжкое испытание. Мы можем предложить еще одно весьма интересное толкование данного стиха. Если принять, что «запретный плод» - это знание, и если учесть, что именно растущий мозг человека служил вместилищем знаний, то можно вывести и такое заключение: родовые муки - это прямое следствие вкушения плода с «дерева познания» . 123. Несмотря на родовые муки, половое влечение всегда будет принуждать женщин искать близости с мужчинами. Господство мужчин над женщинами - это историческая реальность для многих культур; здесь сыграло свою роль и то, что мужчины в среднем крупнее и сильнее женщин, и то, что женщины периодически оказываются в стесненном положении по причине менструаций, беременности, лактации, накладывает свои ограничения и забота о потомстве. В данном стихе господство мужчин расценивается как вполне оправданное: это наказание, которое женщина несет за то, что первой поддалась искушению. Тот факт, что Библия явно узаконивает мужской шовинизм и явно осуждает женщину за ее особую и великую вину, был источником многих бед и несчастий для женщин в тех обществах, где Библия воспринималась как вдохновенное слово божье . 17. Адаму же сказал: за то, что ты послушал голоса жены твоей и ел от дерева, о котором Я заповедал тебе, сказав: не ешь от него, проклята земля за тебя; со скорбью будешь питаться от нее во все дни жизни твоей 124. Это звучит очень похоже на скорбный вздох земледельца. В течение тысячелетий человечество жило собирательством и охотой. Пропитание давалось немалым трудом, ибо поиск съестного - дело непростое, а во времена засухи или убийственных морозов отыскание пищи, достаточной для прокорма всех ртов, становилось попросту невозможным. Когда развилось земледелие, умелое возделывание почвы обеспечивало гораздо больший запас пищи - таким образом, на каждой единице площади могло прокормиться большее количество людей. Однако пахота, прополка, рыхление почвы мотыгой, жатва, охрана урожая от хищников - все это требовало непомерного труда. Изнуренным земледельцам и впрямь могло казаться, что земля «проклята за них»: к примеру, чтобы получить урожай желанного зерна, требовалось тщательно ухаживать за посевами, и в то же время земля с готовностью производила на свет никому не нужные, несъедобные растения. Поскольку в сознании земледельцев оставались смутные воспоминания о временах собирательства, когда никаких особых трудов не требовалось, то это играло дополнительную роль в формировании легенды об изобильном рае, где единственное , что человек должен был делать, - это подбирать плоды и отправлять их в рот. Людям вообще свойственно вспоминать прошлое с ностальгией и тоской и сравнивать с настоящим не в пользу последнего: они просто-напросто забывают все неудобства прежнего бытия и вспоминают только преимущества (подернутые золотой дымкой последующих усовершенствований жизни).
18. терния и волчцы произрастит она тебе; и будешь питаться полевою травою; 125. Несмотря на изменившиеся условия жизни, люди по-прежнему придерживались вегетарианской диеты. Очевидно, это тоже было частью наказания: хотя возделывание земли - довольно трудоемкий способ извлечения пищи, люди должны были довольствоваться именно таким способом пропитания. Верно и то, что как только люди стали земледельцами, зерно превратилось в основной предмет питания, и вегетарианские компоненты пищи составили куда большую часть общей диеты, чем в период, предшествовавший освоению земледелия . 19. в поте лица твоего будешь есть хлеб, доколе не возвратишься в землю, из которой ты взят, ибо прах ты и в прах возвратишься. 126. Перед нами концепция круговорота веществ в природе. Мы едим растения и животных и превращаем их ткани в наши собственные. Затем мы умираем и разлагаемся, и теперь уже наши ткани превращаются в ткани иных животных, которые могут пожрать наши тела, или в ткани червей, личинок, плесенных грибков, которые будут процветать на мертвой органике. Все эти различные формы жизни в свой черед тоже подвергнутся разложению или будут съедены, и атомы и молекулы когда-то жившего человека в конечном итоге могут попасть в ткани другого человека и еще раз стать частью живого организма. Библейские авторы ничего не знали о микроскопических живых существах, но, при отсутствии должного знания, слово «прах» - не худший способ описания этого микрокосма. В конце концов, микроорганизмы столь же малы, как и частицы праха. 20. И нарек Адам имя жене своей: Ева, ибо она стала матерью всех живущих. 127. Совершенно понятно, что теперь, когда люди стали смертны и за каждой особью встает практически бесконечная череда потомков, слов «мужчина» и «женщина» явно недостаточно для отождествления личности. Каждому человеку необходимо надлежащее имя. И вот Адам дает имя собственной жене. Поступая так, он еще более усиливает свою власть над ней - власть, которую ему даровало слово божье четыре стиха назад. 128. Ева - это европейский вариант еврейского имени Хава. Точное значение слова неизвестно (по одной из версий, оно означает «змей»!), возможно, оно вовсе и не еврейского происхождения. Однако для древних евреев имена обязательно должны были быть наделены смыслом, и, когда они наталкивались на имя, которое им ничего не говорило и которому, тем не менее, придавалось важное значение, евреи прибегали к народной этимологии и подбирали смысл по созвучию. Так, слово «хава» звучит похоже на «хайя», что по-еврейски означает «жизнь», и библейские авторы остановились на имени Ева, потому что женщине, действительно, выпала роль быть прародительницей всех последующих поколений. 21. И сделал Господь Бог Адаму и жене его одежды кожаные и одел их. 129. Еще одна примитивная деталь этой истории: воображение рисует бога, который сшивает шкуры животных, становясь, таким образом, - плюс к горшечнику - еще и портным. Хуже того: получается, что бог должен был убивать и свежевать животных. Легче предположить, что бог сотворил одежду из шкур тем же способом, каким
он сотворил Адама, и для этой цели ему не пришлось убивать животных, однако стих не проясняет этот вопрос. Резонно допустить, что одежда из шкур сменила наряды из листьев. Куда труднее поймать и освежевать животное, чем собрать необходимое количество листьев. С другой стороны, работа стоила того, потому что шкуры лучше защищают чувствительные части тела и лучше предохраняют от холода, - последнее было особенно важно и даже необходимо, коль скоро люди продвигались из тропиков в более прохладные области. 22. И сказал Господь Бог: вот, Адам стал как один из Нас, зная добро и зло; и теперь как бы не простер он руки своей, и не взял также от дерева жизни, и не вкусил, и не стал жить вечно. 130. Еще одно свидетельство примитивного политеизма, который нет-нет, да и прорывается у библейских авторов. 131. Змей сообщил Еве, что, если она отведает плодов с дерева познания, она станет как бог, и здесь бог, как мы видим, подтверждает это. 132. Это, очевидно, самая примитивная часть всей легенды о саде Едемском. Очевидно, до того, как Адам и Ева вкусили плодов с дерева познания, они были бессмертны, но не представляли угрозы для бога, потому что не обладали мудростью. Даже после того, как они обрели мудрость и стали «как один из нас», угроза не стала сильнее, потому что теперь Адам и Ева были смертными. Вместе с тем если бы, обретя мудрость, они отведали еще плодов с дерева жизни, то бессмертие снова вернулось бы к ним, и здесь уже таилась бы серьезная угроза. Мудрость вкупе с бессмертием - это, видимо, чересчур; а в итоге перед нами возникает занятный образ пугливого бога. Мне могут возразить, что бог вовсе не боялся мудрых и бессмертных людей, он просто не хотел, чтобы Адам стал бессмертным и тем самым преступил через божий запрет. В таком случае у нас получается не менее занятная картинка: бог накладывает запрет, который может быть нарушен. Как бы ни интерпретировать эту часть легенды, создание ее относится к тем далеким временам, когда боги больше походили на людей и обладали чисто человеческими недостатками (вспомним богов в гомеровском эпосе), а жрецы вавилонской эпохи еще не успели создать тексты, рисующие образ трансцендентного и всемогущего бога. 23. И выслал его Господь Бог из сада Едемского, чтобы возделывать землю, из которой он взят. 24. И изгнал Адама, и поставил на востоке у сада Едемского Херувима и пламенный меч обращающийся, чтобы охранять путь к дереву жизни. 133. Существа, охранявшие вход в рай, именовались «херувами» («керубами»). «Херув» - это форма единственного числа. В еврейском языке множественное число образуется добавлением суффикса «им», таким образом, слово «херувим» (несмотря на то, что в русском переводе дело выглядит так, будто рай охраняет одно-единственное существо) обозначает некоторое количество стражников. Библейские авторы никак не определили херувимов, ни разу не дали их описания. Эти существа упоминаются и в других местах Библии, и мы можем сказать о них с определенностью только одно: херувимы - это крылатые и, вероятно, очень страшные создания. Возможно, херувимы символизируют стихии, и тогда их следует рассматривать как демонов бури. Первобытный человек трепетал перед бурей (впрочем, мы и сейчас боимся грозы) и склонен был рассматривать штормы как прямую деятельность свирепого и разъяренного божества. Ветер невидим и обладает сверхчело-
веческой силой, а ведь и то, и другое качество - это атрибуты бога. «Дух божий», о котором говорится во втором стихе первой главы книги Бытие, - это тот же бог, который в образе ветра носится над водами хаоса. Если бог рассержен, то ветер, воплощающий его, превращается в яростную бурю. Во Второй книге Царств (22:8-16) гнев бога изображен в виде разгула стихий: землетрясения, извержения вулканов, ураганы. Одиннадцатый стих гласит: «И воссел на Херувимов, и полетел, и понесся на крыльях ветра». 134. Если херувимы - это демоны бури, тогда «пламенный меч обращающийся», скорее всего, молния. 135. Здесь подразумевается, что сад Едемский, или, как его иначе называют, «рай земной», существует и поныне, только он сокрыт от глаз и прячется за сплошной стеной грозовых облаков: любой, кто приблизится к раю, будет немедленно испепелен молнией. Это свойственно многим древним мифологиям - изображать некую страну или остров, лежащие очень далеко, в совершенно неизвестном месте, где все беды уже позади и где царит всеобщее блаженство. Таковы Елисейские поля у древних греков. Таков остров Авалон в цикле легенд о короле Артуре и рыцарях «Круглого стола». В средние века роль подобного места взял на себя рай земной - очень легко было вообразить, что он по-прежнему существует в какой-нибудь дальней точке земного шара, о котором средневековые европейцы знали еще очень мало. Данте в своей «Божественной комедии» расположил рай на вершине горы Чистилища, а эту гору он поместил в точке на глобусе, диаметрально противоположной Иерусалиму. (На самом деле точка, диаметрально противоположная Иерусалиму, лежит в южной части Тихого океана, примерно в 800 милях к северо-востоку от северной оконечности Новой Зеландии.) Теперь, когда Земля тщательно исследована, совершенно ясно, что никакого рая земного на ней нет. И все же те люди, кто никак не хочет расстаться с этой концепцией, вполне могут вообразить, что он тайно перенесен на другую планету, или на небеса, или даже, что он все-таки существует на Земле, но, благодаря стражникам-херувимам, невидим для человеческого глаза. Глава 4. 1. Адам познал Еву, жену свою; и она зачала, и родила Каина, и сказала: приобрела я человека от Господа. 136. В данном контексте «познал» - это библейское иносказание для обозначения полового сношения. Библия вообще полна иносказаний (вспомним титул «господь» , употребляемый вместо имени Иеговы). 137. Имя Каин (по-еврейски - Кайин) означает «кузнец». Расцвет кузнечного дела приходится на самые ранние периоды развития цивилизации. Украшения, орудия труда, оружие, используемое на охоте и во время военных действий, - повсюду были необходимы изделия из металла. Мужчины, умевшие его обрабатывать, пользовались всеобщим уважением. К ним относились как к искусным творцам. Быть кузнецом - заслужить имя кузнеца - считалось делом чести, потому и по сей день в англоязычных странах фамилия Смит («кузнец») является одной из самых распространенных. (И не только в англоязычных) 138. Можно предположить, что и в этом случае авторы Библии попытались найти какое-то «объяснение» имени Адамова первенца и, перебирая созвучные еврейские слова, совершенно случайно наткнулись на глагол «канах» (приобретать).
2. И еще родила брата его, Авеля. И был Авель пастырь овец, а Каин был земледелец . 139. Этимология имени Авель (Хебель или Хевель по-еврейски) осталась непроясненной . Созвучное еврейское слово обозначает буквально «ничто», и обычно предполагают, что это прямой намек на краткость Авелевой жизни. По другой версии, имя происходит от аккадского «аплу» (сын). 140. Этот пассаж вызывает законное недоумение у внимательного читателя Библии. Что еще за «пастырь овец» - ведь людям, как пока следовало из библейского текста, дозволено было питаться только растительной пищей? Впрочем, сколько бы вопросов ни возникало, ответ всегда найдется; в данном случае ответ, вероятнее всего, будет таков: Авель пас овец, чтобы стричь шерсть, необходимую для изготовления одежды. Не более того... Однако если принять эту версию, то она никак не соотносится с данными, которые дает нам история: хорошо известно, что ранние скотоводы питались мясом домашних животных, не говоря обо всех других формах использования их в домашнем хозяйстве. 141. На первых порах земледелие и скотоводство мирно сосуществовали друг с другом. Но «воспроизводство» растений более обильно, чем животных (простой «выход калорий» с единицы площади почвы больше у произрастающих на ней злаков , чем у пасущихся на ней же животных), потому и земледельческие хозяйства оказались более процветающими, нежели скотоводческие. Земледельческие общины были и более многолюдными, а кроме того, предоставляли больше возможностей для специализации ремесел и развития технологий. И потребность в металле, как и в других предметах роскоши, была больше в оседлых хозяйствах, нежели у скотоводческих племен, находящихся в постоянных странствиях. Поэтому можно с достаточной степенью уверенности предположить, что именно земледельца просто обязаны были наречь именем Каин (то есть «кузнецом») . 3. Спустя несколько времени, Каин принес от плодов земли дар Господу, 142. Библия приводит первый пример ритуального жертвоприношения. Английское слово «sacrifice» («жертва») происходит от латинского «освятить» - иначе говоря, отложить что-то специально для божества. Поскольку это с необходимостью означает отнять что-то у себя, неизбежна жертва. Первоначально к религиозному жертвоприношению побуждали те же чувства, что заставляли приносить дары земным властителям. Это знак преданности и лояльности и даже тонкий намек на то, что тобою движет чувство дружбы и благодарности. (Любой, кто в детстве заботливо угощал школьного учителя специально припасенным яблоком, освоил эту хитрость.) Вполне допустимо, что жертвователи искренне верили: боги тоже любят покушать. Когда предложенная им трапеза торжественно сжигалась на жертвенном костре, то дым возносил до небес ее сущность - свидетельство щедрости людей, отрывающих от себя драгоценную пищу и справедливо считавших, что боги там, «наверху», будут более благорасположены к тем, кто делится от щедрот своих. А ради этой благосклонности стоило расщедриться - тут и перспектива хорошего урожая, и уверенность в победе над врагом... В более поздние времена жертвы приносились, конечно, по причинам более возвышенным, но механика всего этого дела, в конечном счете, оставалась той же самой.
4. и Авель также принес от первородных стада своего и от тука их. И призрел Господь на Авеля и на дар его, 143. Скорее всего, Авель убил новорожденных ягнят с целью принести их в жертву. Это ясное указание на различное положение бога и человека; если последний оставался вегетарианцем, то господь не брезговал мясной пищей. 5. а на Каина и на дар его не призрел. Каин сильно огорчился, и поникло лице его. 144. В Библии ничего не сказано о том, почему именно Авелев дар господь принял, а Каина - отверг; не оставлено никаких описаний, в чем именно эта «дискриминация» выражалась. Поздние комментаторы, правда, каким-то образом пришли к выводу, что Каин был человеком злым и неправедным и жертву-то он принес «из-под палки», выбрав из урожая что похуже. Авель же, напротив, благородный и праведный, выбрал лучших ягнят и принес их богу с чистым сердцем... Есть и другая версия, о которой говорят уже новозаветные книги (Евр. 11:4) : Авель верил в бога, а Каин нет. В этом случае жертва Авеля, естественно, была предпочтительнее. Однако в главах, посвященных сотворению мира, мы не встретим никаких конкретных указаний на сей счет. Нам остается лишь прямолинейное толкование: жертва животного дороже, значительнее жертвы злака. В общем, это вполне согласуется с реальным положением дел, ибо животная пища всегда ценилась (и сейчас продолжает цениться) выше растительной. Принесение животного в жертву должно было выглядеть как своего рода подвиг в глазах того, кому жертвовали. Кроме того, не будем забывать, что в те давние времена представители животного мира считались воистину живыми (чего нельзя было сказать о растениях) - опять-таки явная предпочтительность жертвы Авеля по сравнению с Каиновой. Во многих примитивных культах подобная иерархия ценностей доводилась до логического конца, когда наиболее ценным считалось человеческое жертвоприношение... Итак, можно оценить эту историю следующим образом: бог предпочел Авеля Каину просто потому, что первый принес жертву подороже. С другой стороны, легенда о Каине и Авеле стара как мир. Ее, вероятно, пересказывали друг другу целые поколения израильтян. До того, как осесть в земле Ханаанской, они долгое время пребывали на положении скотоводческих племен, блуждавших по границам Аравии. Естественно, подлинным героем легенд мог быть только Авель-пастух; Каину же ничего другого не оставалось, как довольствоваться маской злодея. Труд пастуха в глазах тех, кто легенду сочинял и пересказывал, ценился выше труда земледельца - отсюда и «неравноправие» в оценке жертв, принесенных Каином и Авелем. 6. И сказал Господь (Бог) Каину: почему ты огорчился? и от чего поникло лице твое? 7. если делаешь доброе, то не поднимаешь ли лица? а если не делаешь доброго , то у дверей грех лежит; он влечет тебя к себе, но ты господствуй над ним. 145. Смысл этого стиха в тексте Библии короля Якова достаточно затемнен. В Пересмотренном стандартном тексте Библии можно прочесть буквально следующее: «Если ты во всем поступаешь хорошо, разве не примут тебя? А если ты поступаешь дурно, грех притаился у дверей; он влечет тебя, но тебе надлежит быть господином над ним». Кажется, это довольно прозрачный намек на дурное поведение Каина. Однако
обратим внимание на использование в этом стихе Библии сослагательного наклонения: дурные поступки Каина как бы только предполагаются (в будущем). Можно заключить, что подразумеваются и какие-то прошлые грехи, вызвавшие недовольство бога... Как бы то ни было, все это остается домыслами, ибо Библия и в данном случае никакой информацией нас не снабжает. Разбираемый стих замечателен еще и тем, что в нем, впервые в библейском тексте, мы встречаем слово «грех». Это перевод еврейского слова, означающего «отклонение от общепринятых норм» (и даже «бунт», «восстание»). Коли уж мысли Каина пошли по кривой греховной дорожке, то она неизбежно приведет его к неповиновению господнему диктату. Поэтому Каину недвусмысленно дают понять, что еще не поздно преодолеть опасное искушение бунта. 8. И сказал Каин Авелю, брату своему: (пойдем в поле) . И когда они были в поле, восстал Каин на Авеля, брата своего, и убил его. 14 6. С глубокой древности, едва только человек научился обрабатывать землю, не прекращалась вражда между оседлыми земледельческими общинами и племенами, кочевавшими на границах освоенных земель. Время шло, и те, кто прочно осел на земле, смогли запастись излишками пищи, украшений, орудий труда и оружия - чего не скажешь о кочевниках-скотоводах, обреченных постоянно скитаться с места на место. Относительное процветание более предусмотрительных земледельческих общин постоянно вызывало понятное раздражение у кочевых народов и служило источником неизбежного искушения. Вследствие этого народы-земледельцы постоянно служили мишенью для грабительских рейдов «варваров»-кочевников. Последние и самые грандиозные по масштабам набеги привели к тому, что в 1225-1265 годах различные области азиатского материка практически обезлюдели. (Страны Восточной Европы также были почти опустошены в 1240 и 1241 годах.) Так повелось, что исторические труды, как правило, создавались более «интеллектуальными» представителями оседлых культур. Поэтому неудивительно, что в исторических трактатах кочевникам заранее уготована роль существ жестоких, одержимых зудом разрушительства и маниакальной страстью к убийству себе подобных, - словом, с кочевым образом жизни связывали все худшее в человеке. Правда, земледельческие сообщества обладали более развитым оружием и всегда при необходимости могли укрыться за толстыми городскими стенами. Вообще, история подтвердила со всей очевидностью: армии цивилизованных народов всегда более многочисленны (трудно согласиться в этом месте с А. Азимовым) и лучше вооружены; если на данный конкретный исторический момент им повезет и в полководцах, то они обычно одерживают победу над народами, пребывающими на стадии варварства. Так, во времена после нашествия татаро-монголов всего одно событие - изобретение пороха - окончательно перевесило чашу весов в пользу цивилизации, кочевые «империи» начали рушиться одна за другой. Последнее, впрочем, не означает, что кочевникам никогда не удавалось вторгнуться на территорию, занятую цивилизованными народами, и даже на время завоевать ее. Но это происходило только в тех случаях, когда по разным причинам данная страна «разлагалась» под действием внутренних экономических или политических процессов либо была истерзана гражданской войной. История Каина и Авеля - это редкий из общеизвестных фрагментов западной литературы, повествующий обо всем этом с точки зрения кочевника, который, в конце концов, побежден крестьянином-земледельцем.
9. И сказал Господь (Бог) Каину: где Авель, брат твой? Он сказал: не Знаю; разве я сторож брату моему? 10. И сказал (Господь): что ты сделал? голос крови брата твоего вопиет ко Мне от земли; 147. В примитивных культурах вопросам «крови» закономерно уделялось большое внимание. Есть одно объяснение, далеко не бесспорное: кровь лежит в основе жизни, как и дыхание. Если животному перерезать горло, потечет кровь, и с каждой ее каплей животное будет слабеть, пока не умрет. Жизнь как бы покидает его, вытекает вместе с кровью. То, что жизнь и кровь - своего рода синонимы, подчеркивается в нескольких местах Библии. Однако в ней ничего не говорится о том, как именно Каин убил Авеля. Если, к примеру, задушил или ударил по голове, то смерть могла наступить и без кровопролития (кстати, это сильный аргумент против уравнивания в правах «крови» и «жизни»). Тем не менее, в комментируемом стихе есть неявное указание на то, что кровь оросила Землю. Поэтому логично предположить, что Каин-кузнец воспользовался копьем, стрелой или ножом, короче, каким-то режущим или колющим оружием, которое - если продолжить наши недавние рассуждения - лишний раз подчеркивало превосходство технологии цивилизованного человека над кочевником. Если все так и произошло, тогда жизнь Авеля оказалась не «потерянной», а просто перешла в какое-то иное состояние. Кровь - все еще живая по природе своей - могла бы и с земли «вопиеть» к господу. 11. и ныне проклят ты от земли, которая отверзла уста свои принять кровь брата твоего от руки твоей; 12. когда ты будешь возделывать землю, она не станет более давать силы своей для тебя; ты будешь изгнанником и скитальцем на земле. 148. Очевидно, это тоже весьма древний обычай, прямо вытекающий из наших предшествующих рассуждений. И упоминание о скитальце - кочевнике, иными словами - чрезвычайно важно. Сначала, когда речь шла об исторической вражде оседлых и кочевых народов, легенда о Каине и Авеле пересказывала эту историю как бы от лица вторых: злой земледелец убивал - и без всякой причины - добродетельного пастуха. Теперь нам предлагают объяснение другой стороны: что, с точки зрения земледельца , представляют собой кочевники и как они дошли «до жизни такой». Интерпретация проста и незамысловата: кочевники таковы просто потому, что такими были изначально. То есть преступниками по природе своей, неспособными создать и мельчайшую ячейку добропорядочного, законопослушного и оседлого человеческого сообщества. 13. И сказал Каин Господу (Богу): наказание мое больше, нежели снести можно ; 14. вот, Ты теперь сгоняешь меня с лица земли, и от лица Твоего я скроюсь, и буду изгнанником и скитальцем на земле; и всякий, кто встретится со мною, убьет меня. 14 9. Что За притча! Кто это «всякий, кто встретится со мною»?! Насколько мы внимательно следили за историей Адама и Евы и ни разу не отклонились от общепринятой версии, они были единственными живыми людьми во времена «едемского периода». И сводка по народонаселению Земли ко времени убийства Авеля выглядела так: их всего трое - Адам, Ева и Каин. Откуда же это странное упоминание каких-то «всяких»?
Могло так случиться, что у Адама и Евы было еще много детей, которые пошли гулять по свету, не получив от родителей даже имени, а от авторов Библии - и строчки упоминания в тексте священной книги. Тогда население планеты было более многочисленно, чем мы только что оценили. А может быть, это загадочное упоминание о «всяких» относится просто к многочисленным животным - их-то в Библии упомянуть не забыли... А что если варианты мифа о сотворении мира, изложенные в «Жреческом кодексе» и в «Яхвисте», относятся к двум различным господним проектам? Скажем, бог создал людей - мужчин и женщин - в большом количестве на шестой день творения и заселил ими Землю. И только после этого - отдельно Адама и Еву, отведя для них сад Едема как резиденцию для основателей избранного рода. Если так, то становится ясно, чего следует опасаться Каину - пасть от руки одного из «преадамитов». Увы, ни один из этих вопросов не находит достаточно ясного ответа в Библии. Может быть, история Адама и Евы вообще завершается сценой изгнания из сада Едемского («Так смерть пришла в мир»... - недурно для финала) . А все последующее - это лишь многочисленные легенды, возникшие в период зарождения человеческой цивилизации и нанизанные авторами Библии на единую цепь рассуждений (в таком случае просто не могу не отметить топорность и неуклюжесть подобной попытки) . Очевидно, по крайней мере, одно: есть два рассказа, первый повествует о том, как в жизнь людей вошло преступление; второй посвящен началу кочевого образа жизни. Обе указанные истории строятся на предположении, что мир заселен людьми. И недоумение вызывают не сами они, а только их «привязка» к легенде об Адаме и Еве, детьми которых были Каин и Авель. 15. И сказал ему Господь (Бог): за то всякому, кто убьет Каина, отмстится всемеро. И сделал Господь (Бог) Каину знамение, чтобы никто, встретившись с ним, не убил его. 150. Ну, какой, спрашивается, смысл в столь тщательной охране Каина - после того как тот совершил неспровоцированное убийство? Вопрос снимается сам собой , если предположить, что жизнь изгнанника, вечного скитальца представляет наказание более тяжкое, чем немедленная казнь. С другой стороны, не следует забывать, что мы находимся на заповедной исторической «территории», имеем дело с самыми ранними культурами. Столь непонятный на первый взгляд стих может быть легко расшифрован, знай мы побольше о том образе жизни, полном - это-то мы знаем точно - самых разнообразных табу. Земледельческие общины, в конце концов, разработали более или менее сложную систему законов, впоследствии зафиксированных письменно, а также налаженную систему судопроизводства, призванного следить за их выполнением. Более примитивные кочевые народы подобных «писаных законов» не имели и вынуждены были обходиться без них. Когда какой-либо закон в обществе точнейшим образом не сформулирован и недоступен пониманию всякого члена этого общества, жизнь становится небезопасной. И в отсутствие установленного раз и навсегда отлаженного механизма борьбы с нарушителями закона неизбежно расцветает самостийная «гражданская бдительность» в духе судов Линча. Справедливость, отданная на потребу толпы, со временем превращается в «судебную практику». Например, если член общины убит чужаком, все племя обязано устроить охоту на обидчика, и результатом ее будет тоже убийство. Неявно предполагается, что точное представление о неизбежности расплаты - жизнь за жизнь - служит самым мощным тормозом для того, кто замыслил совершить насилие. Естественно, представитель многочисленного и могущественного племени хочет быть уверен в том, что при встрече с ним все будут осведомлены о расплате,
неизбежной, если над ним будет учинено насилие. Поэтому, подобно тому, как сегодня путешественник обязан иметь при себе паспорт, члены одного рода или племени носили особые отличительные знаки, имеющие смысл табу. Остались свидетельства о существовавших в более поздние времена племенах, называвших себя «сынами Иофора Кенеянина». Они не были связаны родственными узами с израильтянами, но жили в непосредственной близости от «сынов Иудиных» (Суд. 1:16). Кенеяниты были кочевым народом, легендарным прародителем которого назывался Каин (реальный или мифический, но в любом случае давший имя этому народу) . Та часть легенды о Каине, которую мы комментируем, могла быть фрагментом сказания, бытовавшего в племени кенеянитов: истории первого табу («каинова печать»). Хотя вряд ли какое племя предпочло бы взять себе в прародители убийцу... 16. И пошел Каин от лица Господня и поселился в земле Нод, на восток от Едема. 151. Никто сейчас не в состоянии установить, что это была за страна. По-еврейски слово означает буквально «скитание», так что фраза «Каин... поселился в земле Нод» может оказаться всего-навсего метафорой, означавшей, что Каин вечно скитался по земле. Между прочим, слово «кочевник» (по-английски - nomad), несмотря на созвучие , ничего общего с названием мифической страны не имеет, ибо произошло от греческого слова, означающего «искать подножный корм». 17. И познал Каин жену свою; и она зачала и родила Еноха. И построил он город; и назвал город по имени сына своего: Енох. 152. Интересно, откуда у Каина жена? Общепринятая версия гласит: у Адама и Евы были еще и дочери, но о них авторы Библии как-то не удосужились сообщить. В этом случае Каин женился бы на собственной сестре - акта кровосмешения избежать было невозможно (кстати, вспомним, ведь и Адам женился на собственном клоне). На другую возможность наталкивает упоминание о том, что Каина нельзя убить безнаказанно; ранее я, помнится, уже предполагал существование неких «преадамитов», и Каин вполне мог жениться на одной из представительниц этого народа... Но гораздо разумнее предположить третье. История Каина возникла в мире, уже в достаточной мере населенном. Впоследствии же ее просто притянули за хвост к легенде об Адаме и Еве, что послужило источником затруднений для поздних комментаторов . 153. Сразу же после того как нам сообщили, что Каину мстительный господь уготовил жизнь скитальца, мы узнаем нечто противоположное: Каин начинает вести оседлый образ жизни, строит город. Перед нами снова Каин первых восьми стихов данной главы, иными словами, Каин-земледелец. Земледельческие общины неминуемо должны были прийти к идее города как постоянного укрытия от набегов кочевников. Те при малейшем признаке угрозы просто могли сняться с облюбованного места и, гоня перед собой стада, двинуться на поиски нового. Земледельцы были крепко привязаны к обрабатываемой земле и защищать ее им приходилось как себя самих. Образ Каина-крестьянина, строящего город, вполне согласуется с вышесказанным. Естественно, раз он строит город, значит, в нем есть кому жить, ибо даже очень маленький городок предполагает как минимум несколько сотен жителей. И тем, кого заинтриговал вопрос, откуда у Каина жена, есть смысл поразмышлять над другим, еще более жгучим: для кого он построил город? 154. Мы ничего не знаем об этом древнейшем городе Енох, о нем нигде больше
не упоминает и Библия. В реальной истории можно назвать один город - едва ли не древнейший из тех, что обнаружены археологами, - который был хорошо известен авторам Библии. Это Иерихон, расположенный в 25 километрах северо-восточнее Иерусалима. Иерихон встречается в библейских книгах достаточно часто; как считают специалисты, город был построен примерно за 8 тысяч лет до новой эры. Однако нет абсолютно никаких оснований отождествлять с ним легендарный Енох. 18. У Еноха родился Ирад (Гаидад); Ирад родил Мехиаеля (Малелеила); Мехиа- ель родил Мафусала; Мафусал родил Ламеха. 155. Авторы библейских книг проявляли пристальный интерес к генеалогии персонажей. Причин, в основном, было три. Во-первых, семейные связи любого уровня чрезвычайно важны в родоплеменном обществе. Генеалогии же служат для того, чтобы соответствующим образом «подгонять» того или иного индивида под социальный ранжир. Во-вторых, генеалогии позволяют заполнить исторические пустоты - те промежутки времени, в которые, с точки зрения летописцев, не происходило решительно ничего (или почти ничего), заслуживающего внимания. Вместо того чтобы глубокомысленно молчать, хроникеру достаточно с почтительностью перечислять внушительный ряд предков. В-третьих, библейские генеалогии прекрасно служат еще одной цели: быстро и экономно упомянуть обо всех племенах или группах племен, которые не являлись прямыми прародителями израильтян (с историей последних в основном и связаны библейские тексты). Только упомянуть - и покончить с этим. Таким образом, авторы Библии «избавляются» и от Каина, и от его потомства, поскольку никто из детей Каина не является по прямой линии прародителем рода израилева. Из-за того, что в тексте Библии короля Якова глагол «родил» (в оригинале bega) применяется в значении «размножаться», «производить потомство» - вместо собственно «родить», относящегося, очевидно, к особям женского пола, - последующие фрагменты Библии получили название «Рождений» («begats»). В Пересмотренном стандартном тексте Библии слово «begat» опущено, и стих читается так: «У Еноха родился Ирад; и Ирад был отцом Мехиаеля; и Мехиаель был отцом Мафусала...» и так далее. 19. И взял себе Ламех две жены: имя одной: Ада, и имя второй: Цилла (Седла) . 156. Это первое в Библии упоминание о многоженстве. И трудно определить, относятся ли авторы Библии к этому факту с осуждением, ибо никаких оценок его не встретишь ни в этой, ни в какой другой книге Библии, написанной до момента вавилонского плена. 157. И еще одно новшество: со времен Евы нигде, в упоминаниях о женщинах, они не назывались по именам. На всем протяжении этой довольно внушительной библейской книги сохраняется известная диспропорция между числом «персонально поименованных» мужчин и женщин. Впрочем, эта же несправедливость сохраняется и во всех небиблейских исторических сочинениях - в течение долгого времени общественное мнение считало заслуживающими внимания лишь имена и деяния мужчин . 20. Ада родила Иавала: он был отец живущих в шатрах со стадами. 158. Только что прозвучал отзвук другой старинной легенды, связанной с началом эпохи скотоводства, - восемнадцатью стихами, ранее приписанными Авелю.
Авель и Иавал, скорее всего, одно и то же имя. И возникает вопрос: а не столкнулись ли мы только что с двумя версиями одной и той же легенды? Вопросы можно продолжить. Вот, к примеру: о каком скотоводстве может идти речь, когда ранее мы узнали о «вегетарианской» диете, на которую человечество было обречено от сотворения мира?.. Предлагаю ответы на выбор. Человек пас стада животных исключительно для добывания кож, перьев и шерсти, идущих на изготовление теплой одежды. Конечно, можно оспорить и это, предположив, к примеру, что, по мере растущего морального падения человечества в целом, и род Каина, не отставая от других, нарушил «высочайшее повеление». Однако предположить можно все, что угодно. Вот только Библия на сей счет молчит. 21. Имя брату его Иувал: он был отец всех играющих на гуслях и свирели. 22. Цилла также родила Тувалкаина (Фовела), который был ковачом всех орудий из меди и железа. И сестра Тувалкаина Ноема. 159. Упоминание имени Тувалкаина лишь усиливает наше подозрение насчет некоей второй версии. В легенде, уже сообщенной в начале этой главы, тоже было два брата - скотовод Авель и землепашец Каин. А теперь соответственно - Иавал и Тувалкаин («металлург»). Правда, на сей раз, нет никакого упоминания об убийстве, даже простого конфликта как будто не видно. Но ясно одно: библейские авторы сосредоточили свое внимание на двух так называемых «культурных героях», положивших начало двум самым распространенным видам человеческой деятельности. 160. Еврейское слово «негошет» в тексте Библии короля Якова переведено как «медь» (или «бронза»). Самые ранние следы изготовления медных предметов обихода датированы 4000 годом до новой эры. В сплаве с мышьяком или оловом медь приобретает особую прочность, вполне пригодную для того, чтобы из нее делать оружие. Имя этому сплаву - бронза, она появилась впервые около 3000 года до новой эры. По временной шкале, принятой в Библии, 4000-3000 годы до новой эры представляли собой «утро» человечества, поэтому резонно было связать имя Тувалкаина с «медью» (хотя в данном случае и допущена хронологическая ошибка). 161. Имя Тувалкаин означает «кузнец из Тувала» - района в Малой Азии, на юго-восточном побережье Черного моря. Сейчас специалисты сходятся во мнении, что техника железного литья (плавки) была впервые развита как раз в районе, близком к Тувалу, так что с точки зрения исторической науки имя выбрано на редкость удачно. Однако и тут есть неувязка: железо впервые начали плавить только за 1300 лет до новой эры, более того, на протяжении еще нескольких столетий этот процесс не был широко известен. Путать железную чурку с медным изделием, изготовленным во времена Тувалкаина, было бы явным анахронизмом. 162. Эта глава, составляющая фрагмент из «Яхвиста», перечисляет восемь поколений адамовых потомков соответственно: Адам, Каин, Енох, Ирад, Мехиаель, Мафусал, Ламех, дети Ламеха. Историкам известны генеалогические таблицы (списки) царей в Двуречье, не содержащие ничего, кроме последовательности имен. Самый ранний такой список, оставленный шумерами, содержит как раз 8 имен, но они сильно отличаются от тех, что сообщают авторы Библии в этой главе. Впрочем, ничего удивительного: по мере того как легенды передавались из поколения в поколение, шумерские имена могли быть заметно изменены, вытеснены созвучными им еврейскими. И подмена могла происходить абсолютно произвольно - в духе так называемой «народной этимологии». В результате, возможно, и возник тот ряд из восьми имен, что дает «Яхвист».
23. И сказал Ламех женам своим: Ада и Цилла послушайте голоса моего; жены Ламеховы! внимайте словам моим: я убил мужа в язву мне и отрока в рану мне; 163. Ламех, очевидно, какая-то важная персона. У него две жены, трое сыновей и дочь (и все названы по имени, включая дочь) . И теперь ему целиком посвящен короткий стих Библии. Можно лишь предположить, что Ламех был народным героем кенеянитов, и многие приписываемые ему авторами «Яхвиста» поступки просто заимствованы из древней легенды. Или что он обязан включением в иудейский «курс первоначальной истории» именно своей популярности в Иудее. 164. Вторая часть стиха вообще непонятна, особенно в тексте Библии короля Якова (да и в Пересмотренном стандартном тексте Библии не лучше). Можно сделать вывод, что здесь содержится ссылка на какой-то воинственный подвиг - убийство врага. Еврейская поэзия часто весьма эффективно использовала прием «параллелизма», рассказывая о каком-то событии дважды, и каждый раз по-новому. Что касается цитируемого стиха, то это, вероятно, слегка переработанный фрагмент древней «песни воина», имевшей хождение у кенеянитов. 24. если за Каина отмстится всемеро, то за Ламеха в семьдесят раз всемеро. 165. Кажется, Ламех ликует по поводу своей победы. Можно даже отыскать указание на то, что она представляется ему событием куда более значительным, нежели совершенное Каином убийство. Возможно - повторяю, это все домыслы, ибо в библейском тексте нет никаких указаний на сей счет, - разница, по мысли Ламеха, вот в чем: Каин убил человека, не ожидавшего нападения и безоружного, а он, Ламех, выиграл честный поединок с таким же воином. А вот о чем данный отрывок свидетельствует точно, так это о «прогрессе», достигнутом в деле уничтожения человеком себе подобных. Через восемь поколений после Адама индивидуальные стычки превратились в организованные войны. После изгнания прародителя из райского сада бурно развиваются человеческие пороки; мы, по крайней мере, видим, что у Каина находятся достойные продолжатели. Этой «песней воина», гимном победы авторы «Яхвиста» завершают свой рассказ о каиновой ветви, очевидно рассматривая этот гимн как предел моральной деградации человечества. В этом месте библейского текста история рода Каина признается «неподходящей» для дальнейшего обсуждения, и дальнейший рассказ возвращает нас к другой генеалогической ветви, восходящей к Адаму. 25. И познал Адам еще (Еву,) жену свою, и она родила сына, и нарекла ему имя: Сиф, потому что, (говорила она,) Бог положил мне другое семя, вместо Авеля, которого убил Каин. 166. На еврейском языке имя Сиф созвучно слову «положенный, обещанный», поэтому Ева в духе народной этимологии (в которой каждое имя обязательно что-то обозначает) нарекает сына этим именем. 26. У Сифа также родился сын, и он нарек ему имя: Енос; тогда начали призывать имя Господа (Бога). 167. Отметим, что два брата - Каин и Сиф - дали сыновьям одинаковые имена: Енох и Енос (по-еврейски - Ханнош и Енош). Случайно ли это, или имена наследников Сифа тоже позаимствованы из шумерских «списков царей»? Тогда две независимые линии рода Адамова представляют собой просто два варианта одного и того же шумерского списка.
168. Казалось бы, это указание должно означать, что во времена Еноса люди начали поклоняться Яхве, отставив в сторону прежние заблуждения насчет безымянного или вовсе ложного божества. На что определенно указывает в цитируемом стихе текст «Яхвиста», так это на возникновение религии, из которой впоследствии произошли иудаизм, христианство и ислам. Весь текст этой главы постоянно возвращает читателя к мысли о принципиальном различии в судьбе двух ветвей Адамовых. Линия Каина отмечена убийством, политикой, развитием металлического оружия и военными действиями. Напротив, линия Сифа, от которой, согласно библейской версии, произошел народ израилев, если чем и характеризуется, так прежде всего правоверностью. Глава 5. 1. Вот родословие Адама: когда Бог сотворил человека, по подобию Божию создал его, 169. Это вводная фраза, предваряющая новую главу библейского повествования и, по сути, не имеющая никакой связи с тем, что говорилось только что. 170. Употребление имени «бог» вместо «господь» (или «господь бог») указывает на возврат к тексту «Жреческого кодекса», после того как в него вклинились три главы из «Яхвиста». 2. мужчину и женщину сотворил их, и благословил их, и нарек им имя: человек, в день сотворения их. 171. Авторы «Жреческого кодекса» вновь отсылают нас к тому месту, где текст был прерван, - началу второй главы. О том, что уже известно читателю - сад Едема, Ева, змей. Каин и Авель, - на сей раз ни слова. Авторы не напоминают обо всех этих событиях просто потому, что, очевидно, не имеют о них ни малейшего понятия. 172. Зато вновь и вновь подчеркивается факт одновременного сотворения мужчины и женщины! Причем «человеком» (в оригинале «адам») назван не только мужчина, но и женщина. Очевидно, здесь слово «адам» служит синонимом «человечеству» или «человеческому роду». Кроме того, из текста вроде бы следует, что пока вполне допустимой остается версия одновременного сотворения сразу многих мужчин и женщин. 3. Адам жил сто тридцать (230) лет и родил (сына) по подобию своему (и) по образу своему, и нарек ему имя: Сиф. 173. Теперь об Адаме говорится как о вполне конкретной личности. Но все равно, если не удаляться от текста «Жреческого кодекса», нет никаких оснований считать, что не существовало и других прародителей человечества. Просто в данном стихе внимание читателя переключается с «людей вообще» на индивида по имени Адам, от которого берет начало народ Израиля. 174. Авторы «Яхвиста», перечисляя потомков Каина, не дают справок об их возрасте, отсутствуют и даты жизни. Составители «Жреческого кодекса» - люди духовного звания - более внимательны по части деталей. 175. Как я уже говорил, в тексте «Жреческого кодекса» вы не встретите упоминаний о Каине и Авеле. И если следовать только этому документу, получается, что Сиф был первенцем Адама, и, следовательно, выражение «по образу и подобию» получает самое простое объяснение. Ранее аналогичные слова были сказаны о боге: «И сказал Бог: сотворим чело-
века по образу Нашему (и) по подобию Нашему» (Быт. 1: 26). Эти слова относились к мужчине и женщине - и даже так: к мужчинам и женщинам, но сотворенным непосредственно богом. Указание на то, что и Сиф был рожден «по образу и подобию» Адама, как будто говорит за то, что и все Адамово потомство сохраняет эту важную привилегию: походить ликом на создавшего их бога. Во всяком случае, это справедливо в отношении линии Сифа, хотя в дальнейшем мы убедимся в том, что тут имеется в виду все человечество. Второе возможное объяснение странно (в данном контексте) прозвучавшей фразы немедленно приходит в голову, если предположить, что авторы Библии искали способы как-то разграничить морально праведного Сифа и грешника Каина с его потомством. Каин-то никак не мог напоминать творца... Однако это предположение тут же натыкается на контрвопрос: а как тогда быть с донельзя праведным Авелем? Думаю, это еще одно доказательство того, насколько бессмысленны попытки соединить в один протяженный рассказ столь разнящиеся тексты, как «Жреческий кодекс» и «Яхвист». 4. Дней Адама по рождении им Сифа было восемьсот (700) лет, и родил он сынов и дочерей. 176. Если Адам производил на свет детей так же часто, как это делают сейчас, и если все восемьсот лет он был способен выполнять эту благородную задачу, то легко подсчитать приблизительную численность его семейства: 400 сынов и 400 дочерей (разумеется, не обязательно в пропорции 1:1). Будь его дети столь же плодовиты и живи они столь же долго, то всего за четыре смены поколений на Земле уже теснились бы 25 миллиардов человек! Как считают демографы, население планеты в 3500 году до новой эры (по традиции, от этой даты ведут грубый отсчет поколениям после Адама) составляло всего около 10 миллионов. Согласимся, сущий пустяк для долгожителей, свято блюдущих господнее повеление плодиться, размножаться и заселить Землю. Впрочем, и такое предположение решает определенные проблемы. Ведь если Каин тоже был долгожителем, ему пришлось бы прождать всего ничего - несколько столетий, после чего мир оказался бы заселен множеством людей. Из их числа и жен выбрать - не проблема, и город построить есть для кого (от них же, кстати, можно ожидать и того возможного нападения, о котором речь шла выше). Однако в обмен на это «подсказанное» решение проблемы Каина мы немедленно сталкиваемся с еще одной задачкой: как подсчитать все эти «многие лета»? В тексте «Жреческого кодекса» отсутствуют имена сынов и дочерей Адама, рожденных после Сифа. Тот же принцип авторы Библии выдерживают и в отношении всех других персонажей этой главы, сообщая имя только одного сына, все прочие имена опускают. В этом есть свой глубокий смысл. Поименно указаны предки по прямой линии народа Израиля, всем остальным не суждено пережить грядущую катастрофу, о которой речь впереди, и говорить о них в подробностях авторы Библии не считают нужным. 5. Всех же дней жизни Адамовой было девятьсот тридцать лет; и он умер. 177. Согласно «Жреческому кодексу», Адам и его потомки, по крайней мере, те из них, что поименованы в этой главе, были долгожителями. Причем их воистину долголетие не шло ни в какое сравнение с тем максимальным сроком человеческой жизни, который нам сегодня известен, то есть примерно со 115 годами (известны и большие сроки жизни). Но если читать Библию стих за стихом, заметна тенденция к постоянному сни-
жению планки. На всем протяжении библейской истории человечества максимальная продолжительность человеческой жизни неуклонно падает - вплоть до финала книги Бытие, где возраст в 150 лет считается предельной старостью, даже 70-летний царь Давид уже старик. Но может быть, первые люди действительно жили дольше нашего, и уменьшение продолжительности жизни свидетельствует о вырождении человечества? С научной точки зрения все обстоит как раз наоборот. Вид Homo sapiens всегда обладал возможностью жить до ста лет и больше, выделяясь этим обстоятельством среди прочих млекопитающих. Но на ранних этапах истории у представителей этого вида не оставалось и единого шанса выполнить эту генетическую программу: жизнь была жестокой и рискованной, лишь немногие счастливцы переживали свое сорокалетие. Подобная ситуация в целом оставалась неизменной вплоть до середины прошлого века17. В записанной истории (речь идет только об относительно достоверных источниках) есть примеры человеческих жизней, превышавших 90 лет. Это Софокл в V веке до новой эры, веком позже - Сократ, Кассиодор в VI веке уже нашей эры, Тициан - в XVI и так далее. Но то были единицы. Лишь после развития современной медицины, позволившей держать под контролем распространение инфекционных заболеваний, отпущенный среднестатистическому человеку срок жизни начал расти. По мере достижения человеком 60-летнего возраста начинается «выплата по счету» болезням, связанным с процессами старения: раку, артриту, заболеваниям сердца, печени, почек и тому подобному. Со всеми ими медикам пока не удается справиться окончательно, поэтому и сегодня шестидесятилетние имеют не намного больше шансов на продление жизни, чем их сверстники во времена Софокла, то есть 2400 лет назад. Конечно, при этом не следует забывать, что намного больше наших современников этого критического возраста вообще не достигают. Если таковы факты, то как объяснить необычайно долгую жизнь Адама и его прямых потомков? Исследователи Библии неоднократно возвращались к мысли, что «годы» в библейских книгах на самом деле обозначают лунные месяцы (календарь составлялся все-таки по ним, а не по «солнечным» годам) . В году 12,23 лунных месяцев, и при пересчете оказывается, что Адам прожил приблизительно 76 лет (930 месяцев) , что звучит вполне правдоподобно. Но тогда возраст, в котором Адам стал отцом первого сына, становится абсурдно «юным», а уж сроки жизни поздних его отпрысков - все более краткие - вообще трудно как-то рационально объяснить... Наиболее вероятный ответ дают нам «царские списки» шумеров. Если читать их буквально, то сроки царствований простирались на десятки тысяч лет! (Двое умудрились процарствовать по 64 800 лет каждый...) Авторы «Жреческого кодекса», разумеется, не могли просто принять это на веру. Их тоже не покидало убеждение, что во времена Адама люди жили необычайно долго, но все же в каких-то разумных пределах. Посему Адаму и всем его прямым потомкам положили от щедрот по несколько сотен лет, но никак не более тысячи. Короче, «Жреческий кодекс» составляли люди, консервативно мыслящие. Как бы то ни было, сроки жизни прямых Адамовых потомков оказались ценнейшей информацией для тех, кто стремился установить точную дату сотворения мира. Результат их математических выкладок (чаще других, как я уже говорил, называют 4004 год до новой эры), хотя и вполне бессмыслен для каких бы то ни было «обоснований» теологии, дает, однако, поразительно точное совпадение с известной оценкой периода расцвета шумерской цивилизации. То есть уже позапрошлого.
6. Сиф жил сто пять (205) лет и родил Еноса. 7. По рождении Еноса Сиф жил восемьсот семь (707) лет и родил сынов и дочерей . 8. Всех же дней Сифовых было девятьсот двенадцать лет; и он умер. 9. Енос жил девяносто (190) лет и родил Каинана. 178. Каинан (в Пересмотренном стандартном тексте Библии Кенан) - это, вероятно, просто вариант имени Каин, появившегося впервые в «Яхвисте», но теперь сообщенный и авторами «Жреческого кодекса». 10. По рождении Каинана Енос жил восемьсот пятнадцать (715) лет и родил сынов и дочерей. 11. Всех же дней Еноса было девятьсот пять лет; и он умер. 12. Каинан жил семьдесят (170) лет и родил Малелеила. 179. А это, очевидно, переиначенный Мехиаель. 13. По рождении Малелеила Каинан жил восемьсот сорок (740) лет и родил сынов и дочерей. 14. Всех же дней Каинана было девятьсот десять лет; и он умер. 15. Малелеил жил шестьдесят пять (165) лет и родил Иареда. 180. По аналогии, это может быть Ирад из «Яхвиста». 16. По рождении Иареда Малелеил жил восемьсот тридцать (730) лет и родил сынов и дочерей. 17. Всех же дней Малелеила было восемьсот девяносто пять лет; и он умер. 18. Иаред жил сто шестьдесят два года и родил Еноха. 181. На сей раз буквальное совпадение имен. И «Яхвист», и «Жреческий кодекс» ставят Еноха в ряд прямых потомков Адама. 19. По рождении Еноха Иаред жил восемьсот лет и родил сынов и дочерей. 20. Всех же дней Иареда было девятьсот шестьдесят два года; и он умер. 21. Енох жил шестьдесят пять (165) лет и родил Мафусала. 182. Вероятно, это Мафусал из «Яхвиста». 22. И ходил Енох пред Богом, по рождении Мафусала, триста (200) лет и родил сынов и дочерей. 183. Фраза «ходил пред Богом» здесь и далее на всем протяжении библейского текста означает, что человек, о котором идет речь, преисполнен почтения к богу и живет праведной жизнью, выполняя все его напутствия. 23. Всех же дней Еноха было триста шестьдесят пять лет. 184. Продолжительность жизни Еноха - 365 лет - очень коротка по сравнению с другими персонажами этой главы; фактически она составляет менее половины любого из указанных сроков жизней. Число 365 не могло не породить спекуляций на тему связи Еноха каким-то образом с широко распространенными «солнечными» мифами. Может быть, это бог-солнце более древних верований, слегка «освященный» авторами «Жреческого кодекса»?
Может быть... Это только догадка, ничем не подтвержденная. Вавилонский год, как и год израильтян, основанный на лунном календаре, составлял переменное число месяцев - 12 или 13 и соответственно переменное число дней - 354 или 383 (что в среднем как раз давало 365) . Так что последнее число не могло иметь никакой особой значимости в глазах авторов Библии - не то, что их далеких потомков, - и речь идет, скорее всего, о совпадении. 24. И ходил Енох пред Богом; и не стало его, потому что Бог взял его. 185. В отличие от всех других персонажей главы, о которых произнесено лапидарное «и он умер», Еноху явно сделано исключение. В более пространной фразе «и не стало его, потому что Бог взял его» заключен какой-то особый смысл. Не хотели ли авторы Библии создать у читателя впечатление, что Енох на самом деле не умер, а взят живым на небо? В более поздние времена евреи истово верили в такую возможность - о Енохе даже говорили, что на небесах он изучил строение Вселенной, и научился узнавать будущее. Во II веке до новой эры и позже появилось множество мистических книг, авторство которых приписывалось Еноху. В них находили продолжение некоторые библейские легенды, содержалось даже описание конца света. По крайней мере, одна такая книга была достаточно широко известна, чтобы попасть в поле Зрения авторов Нового Завета. В новозаветном Послании Иуды, состоящем всего из одной главы, в стихе 14 читаем: «О них пророчествовал и Енох, седьмый от Адама...» - и далее на протяжении двух стихов идет цитата из его книги. Упоминание человека, взятого живым на небо, может быть отголоском мифа о боге-солнце или о смертном, кто обрел святость после вознесения на небо и таким образом стал богом-солнцем. Енох, как указывает новозаветная книга, - седьмое колено Адамово (так, по крайней мере, утверждается в «Жреческом кодексе») . В списке первых шумерских царей седьмым по счету значится Эн-мен-дур-Анна, которого древние летописцы именуют хранителем небесных тайн, человеком, «знавшим, что будет». Более того, названный царь правил Сиппаром, где особенно сильно расцвело поклонение Шамашу - богу-солнцу шумеров. Однако авторы «Жреческого кодекса», как мы уже не раз подмечали, были на редкость тщательны во всем, что касалось искоренения и малейшего намека на многобожие. И поэтому благоразумно не оставили в тексте Библии никаких прямых подтверждений нашей догадке... 25. Мафусал жил сто восемьдесят семь лет и родил Ламеха. 186. Еще раз точное совпадение имен. Причем «оба» Ламеха названы сыновьями Мафусала. 26. По рождении Ламеха Мафусал жил семьсот восемьдесят два года и родил сынов и дочерей. 27. Всех же дней Мафусала было девятьсот шестьдесят девять лет; и он умер. 187. Достигнув возраста в 969 лет, Мафусал стал абсолютным рекордсменом по долгожительству среди всех персонажей, поименованных в «Жреческом кодексе» и даже во всей Библии. Отсюда, в частности, пошло и известное сравнение: «стар, как Мафусаил», «мафусаилов век». 28. Ламех жил сто восемьдесят два (188) года и родил сына, 29. и нарек ему имя: Ной, сказав: он утешит нас в работе нашей и в трудах рук наших при возделывании земли, которую проклял Господь (Бог).
188. «Ной» по-еврейски значит «отдых» или «покой, утешение, удобство». 189. Этот стих, в котором снова возникло слово «господь», а также содержится намек на проклятие, сопровождавшее изгнание Адама и Евы из сада Едема, ясно указывает на то, что в текст «Жреческого кодекса» опять вторгается фрагмент из «Яхвиста». Ной - первый человек после Каина и Авеля, с чьим именем связаны какие-то Значительные события в истории. Поэтому может показаться, что редакторы Библии сочли недостаточным просто сослаться на него в сухой «статистической» манере авторов «Жреческого кодекса» и позаимствовали из текста «Яхвиста» стихи, гораздо более личностно окрашенные. Если мы расположим хронологически все сообщенные авторами Библии даты и сроки жизни потомков Адама, можно легко установить следующее. Ко времени рождения Ламеха Адаму исполнилось 874 года, и умер Адам, когда возраст Ламеха достиг 56 лет. Адам был первым человеком, о смерти которого сообщает Библия, - впрочем, неудивительно. Даже Еноху всего-навсего стукнуло 252 года, когда родился Ламех, и Адама Енох пережил на 52 года. Ной появился на свет спустя 126 лет после кончины Адама (и спустя 67 лет - после вознесения Еноха). Ламех мог почувствовать, что со смертью Адама-прародителя снимается и проклятие, наложенное богом за Адамовы грехи. Во всяком случае, появлялась надежда, что вознесение Еноха свидетельствует об отмене божьей кары.. Ной - первый названный по имени человек в Библии, рожденный после смерти и первого грешника, и правоверного (Еноха). Очевидно, его, Ноя, ждут лучшие времена. 30. И жил Ламех по рождении Ноя пятьсот девяносто пять (565) лет и родил сынов и дочерей. 31. Всех же дней Ламеха было семьсот семьдесят семь (753) лет; и он умер. 190. Жизнь Ламеха также очень коротка по меркам «того времени» (об этом дает представление комментируемая глава). Единственная добавочная информация, которой мы располагаем, - это стих из «Яхвиста»: «Если за Каина отмстится всемеро, то За Ламеха в семьдесят раз всемеро» (Быт. 4:24) . Эта упоминавшаяся ранее древняя «песнь воина» могла казаться авторам «Жреческого кодекса» слишком примитивной для включения в текст священной книги, но, тем не менее, как-то повлияла на их «точность вычислений». Ламех умер, когда Ною исполнилось 595 лет. Указанный возраст Мафусала означает, что он на 5 лет пережил своего сына Ламеха и умер, когда Ной справил свое шестисотлетие. Персонажей, упомянутых в книге Бытия, обычно называют патриархами (греческое слово, означающее «отцы-правители»), потому что многие из них дали начало головным ветвям племен и наций. Из-за того, что почти все они весьма почтенного возраста, это слово давно означает просто «глубокий старик». Те, кто упомянут во второй - пятой главах книги Бытие и, следовательно, жил до потопа, имеют еще титул «допотопных патриархов», причем с тех пор прилагательное «допотопный» приобрело явно непочтительную окраску. 32. Ною было пятьсот лет и родил Ной (трех сынов): Сима, Хама и Иафета. 191. В этом месте авторов «Жреческого кодекса» как будто покинула их прежняя скрупулезность в деталях. Из текста, по крайней мере разбираемого стиха, невозможно определить, были ли сыновья Ноя - Сим, Хам и Иафет - тройняшками, были ли они рождены до Ноева юбилея (пятисотлетия) и вообще, по скольку лет им было. Тем не менее, традиционно предполагают, что все трое родились по отдельно-
сти и, вероятно, вскоре друг за другом. И произошли эти рождения, когда их отцу было что-то около пятиста лет. На возможную последовательность их появления на свет намекает порядок, в котором они поименованы в тексте Библии: старшим сыном, таким образом, был Сим. Обратим внимание еще на один факт. Впервые «Жреческий кодекс» сообщает, что у патриарха родилось несколько сыновей - и все названы по имени. Это не случайно. Близится катастрофа, которой суждено уничтожить всех людей на Земле, кроме Ноя и его семейства. И, если следовать Библии, ныне существующее человечество - это все потомки Ноя. Те же, кто жил до него и не был его прямым предком, отныне не вызывают у авторов Библии интереса. И нет необходимости называть их всех по имени. Что касается сыновей Ноя, то они становятся родоначальниками трех больших ветвей, образующих в совокупности современное человечество. И в этом случае они, естественно, заслуживают почтительного к себе отношения. Глава 6. 1. Когда люди начали умножаться на земле и родились у них дочери, 2. тогда сыны Божий увидели дочерей человеческих, что они красивы, и брали их себе в жены, какую кто избрал. 192. В этом месте текст «Жреческого кодекса» прерывается на целых 8 стихов. Опять вторгается линия «Яхвиста», оборванная, как мы помним, на героической песне о Ламехе. Редакторы Библии пошли на это с целью еще раз привлечь внимание к теме растущего падения нравов в мире. Из того, что мы только что прочли во втором стихе шестой главы, создается впечатление, что речь идет о неких запретных формах интимного союза между людьми, указывающих на необузданную сексуальность. Однако неясно, в чем же вина людей (а о том, что они виновны, говорит весь последующий текст Библии). И кто такие эти «сыны божий»? Ссылка на каких-то иных божественных существ немедленно рождает в мозгу картину: тронный зал всевышнего, заполненный когортой богоподобных придворных. А это не что иное, как политеизм, в котором бог - просто один из многих, только занимающий начальственное положение над другими. Поскольку подобные «святые мощи» политеизма, сохраненные в древних легендах, были совершенно неприемлемы для последующих комментаторов, то под «сынами божиими» стали понимать просто мужчин из рода Симова, или же представителей высших классов. Тогда «дочери человеческие» - это женщины из рода Каина, или соответственно простолюдинки. Однако оба предположения неубедительны. В Книге Иова, к примеру, можно прочитать такие слова: «И был день, когда пришли сыны Божий предстать пред Господа...» (1:6), и, как следует из контекста (стих заканчивается так: «...между ними пришел и сатана») , «сыны божий» - это просто ангелы. Далее, могли ли жители Земли безропотно сносить, чтобы божественные отпрыски силой уводили их жен и дочерей? Деяние явно неподходящее для того, чтобы новая религия могла завоевать души людей. Поэтому некоторые комментаторы предложили следующую трактовку: оказывается дочери земные для удовлетворения своих порочных сексуальных желаний с помощью различных похотливых уловок соблазнили праведных и неискушенных «сынов божиих»... Вообще-то, конечно, не нужно было искать столь сложные и искусственные объяснения . Приходится признать, что редакторы Библии просто выбрали неподходящий фрагмент «Яхвиста», стремясь отыскать хоть какое-то правдоподобное обоснование потопу.
3. И сказал Господь (Бог): не вечно Духу моему быть пренебрегаемым человеками (сими), потому что они плоть; пусть будут дни их сто двадцать лет. 193. Это место в тексте Библии короля Якова туманно (буквальный перевод с английского звучит несколько иначе: «...потому что он, человек, тоже плоть») . В Пересмотренном стандартном тексте Библии написано так: «Мой дух не будет вечно терпеть дела человека, потому что он плоть». Возможно, бог как бы напоминает себе, что человек смертен и у грешников осталось совсем немного времени, чтобы испытывать его терпение. А может быть, он сам ищет оправдание человеческому падению: они - только плоть, и потому слабы. Следовательно, грех им органически присущ, оболочка плоти - весьма несовершенное хранилище для святого духа... 194. Если принять эту интерпретацию первой части стиха - именно считать, что бог вспоминает о смертности человека, тогда финал стиха - более чем прозрачный намек на близящуюся расплату. Доселе отдельные нечестивцы могли испытывать господне терпение почти на протяжении тысячелетия; теперь людям срок жизни ограничен и составит всего одну восьмую от уже пройденного отрезка истории. Иными словами, каждому положена жизнь до 120 лет, и не более того. Начиная с этого момента, точно указанные сроки жизни патриархов, появившихся на свет после Ноя, начинают стремительно сжиматься. Если обратиться к тем данным, которыми располагает на сегодняшний день наука, то максимальная продолжительность человеческой жизни не намного превышает эти же 120 лет... С другой стороны, существует и более традиционная интерпретация этого фрагмента, не сводимая ни к наказанию, ни к милосердию господнему (вспомним: в первой части стиха бог ищет оправдательные мотивы). Комментаторы Библии просто констатируют, что кара за человеческие грехи откладывается на 120 лет испытательного срока, в течение которого людям предоставлена возможность явить свою покорность и пересмотреть греховное поведение. 4. В то время были на земле исполины, особенно же с того времени, как сыны Божий стали входить к дочерям человеческим, и они стали рождать им: это сильные, издревле славные люди 195. Перевод «исполины» (в оригинале просто «гиганты») сделан с еврейского слова «нефилим». Никаких явных оснований считать упомянутых персонажей действительно гигантами, вообще как-то подчеркивать их физические размеры нет. Специалисты считают, что это слово обозначало великих воинов, тех, кого древние греки называли героями - вне всякой связи с их ростом. Пересмотренный стандартный текст Библии вообще уходит от каких-либо трудностей с переводом, оставив в тексте странное слово «нефилим» непереведенным. Самое интересное, что в определенном смысле этот стих Библии правдив: некогда Землю населяли исполины. Задолго до того, как вид Homo sapiens появился на исторической сцене, а точнее, около 17 миллионов лет назад, планета представляла собою царство динозавров, отдельные представители которых весили до 90 тонн. И после их исчезновения на Земле обитали гиганты-млекопитающие (рекордсменом был живший 20 миллионов лет назад балухитерий18 - весом в 22 тонны) . И огромные, не умевшие летать птицы - как, например, уроженец Мадагаска- Балухитерий, гигантский безрогий носорог, был крупнейшим сухопутным млекопитающим из когда-либо обитавших на Земле. Его высота в плече составляла больше 5 м, длина 8м, а весил он целых 17 т — в 8 раз больше самого тяжелого из ныне живущих носорогов.
pa эпиорнис , весивший полтонны (этот окончательно вымер, вероятно, только в 1650 году нашей эры). И по мере приближения к тем ветвям эволюционного дерева, которые непосредственно связаны с человеком, мы встречаемся с гигантами. Самый большой примат из всех, когда-либо обитавших на Земле, - это гигантопитек. Он был похож на огромную гориллу, которая в «распрямленном» состоянии достигала в высоту почти трех метров и весила около 300 килограммов. Гигантопитеки вымерли около 3 миллионов лет назад. Однако все эти сведения получены в результате новейших научных открытий. Совершенно ясно, что ни к какому из указанных видов библейские «исполины» отношения не имеют. 196. Легенды многих народов хранят сведения о людях-гигантах, будто бы живших в древности. На мой взгляд, их вообще незаслуженно «героизируют», отчего сравнения с современниками выглядят, конечно же, весьма нелестно для последних . Это общая тенденция: представлять прошлое в розовом свете. За восемь столетий до новой эры Гомер одним из первых систематически «унижал» современников , расписывая силу и героические деяния их предков. Древние легенды чаще всего представляют исполинов отпрысками смешанных браков богов и людей. Ахилл был сыном морской нимфы Тетис, Геракл - сыном Зевса, Эней - Афродиты; отцом Ромула был бог войны Марс и так далее. Все это нашло отражение и в комментируемом библейском стихе. В образе «исполина» слишком много от фольклорного героя из столь ненавистного редакторам Библии «политеистического» прошлого. Тем не менее, они охотно используют этот образ, вероятно, с целью подчеркнуть моральное разложение, царившее в «то» время. Вполне естественно, что этим людям приписывали сверхнормальные размеры: рост соответствовал подвигам, которые тоже не назовешь рутинными. В этом преувеличении можно обнаружить следы того естественного изумления, что охватывало агрессоров-варваров, когда они встречались с чудесами цивилизации, которую подмяли под себя. Дорические греки, вторгшиеся на Пелопоннес, были озадачены толщиной крепостных стен, окружавших Микены и Тиринф (когда-то это были неприступные твердыни, но и они не спасли микенскую культуру от гибели). Не в силах понять, на что способны кооперация труда и передовая технология, греки, естественно, вообразили загадочных гигантов, коим одним под силу было возвести эти стены. Израильтяне, завоевавшие в 1200 году до новой эры землю канаанитов, тоже лицезрели местные города с чувством священного трепета. Они всерьез опасались столкновения с местными исполинами, создавшими такое, а шпионы, посланные на разведку в лагерь канаанитов, докладывали: «...земля... и весь народ, который видели мы среди ее, люди великорослые» (Чис. 13:33). Впрочем, последнее высказывание можно посчитать метафорой или списать его на крайнее возбуждение говоривших... 5. И увидел Господь (Бог), что велико развращение человеков на земле, и что все мысли и помышления сердца их были зло во всякое время; 6. и раскаялся Господь, что создал человека на земле, и восскорбел в сердце своем. 197. Слово «раскаялся» наводит на мысль, будто бог осознал какую-то свою Эпиорнис (Aepyornis), вымершая бегающая птица отряда эпиорнисов. Э. близок к страусам и моа. Высота более 3 м. Обладал массивными трёхпалыми ногами, широкой и плоской (без киля) грудиной и редуцированными до небольших придатков крыльями, в которых сохранялся лишь рудимент плечевой кости. Яйца очень большого объёма (около 8—9 л) . Э. известен из четвертичных отложений Мадагаскара; был истреблен в 17—18 вв. человеком.
ошибку. Пересмотренный стандартный текст Библии дает вместо этого «повинился, пожалел» - это больше соотносится со скорбью, о которой говорится ниже в комментируемом стихе. Но все равно ясно, что бог видит в людях эксперимент неудавшийся . В более поздние времена бог являлся со страниц религиозных книг существом грандиозным, всезнающим и неспособным совершить какой-либо просчет. Бог ранних легенд куда менее «безошибочен», но и более человечен. 7. И сказал Господь: истреблю с лица земли человеков, которых Я сотворил, от человека до скотов, и гадов и птиц небесных истреблю, ибо Я раскаялся, что создал их 198. Так как Земля и все формы жизни на ней созданы были единственно для утилитарного использования человеком, то с его уходом они становятся бесполезными и потому также подлежат уничтожению. Богу, очевидно, приспичило опять все ввергнуть в хаос, а свой грубый просчет - эксперимент с сотворением человека - вытравить из памяти. 8. Ной же обрел благодать пред очами Господа (Бога). 199. Тем, что вышеизложенный план не был последовательно приведен в действие, все мы обязаны одному-единственному человеку - Ною, обретшему божье расположение . Теперь уже эксперимент нельзя назвать тотальным провалом. И бог решает критически пересмотреть только часть проекта, а затем вновь продолжить то, что начал. 9. Вот житие Ноя: Ной был человек праведный и непорочный в роде своем; Ной ходил пред Богом. 200. Еще одно «предисловие», которое можно переформулировать так: «Далее следует история Ноя». Причина для повтора та же, что уже не раз нам встречалась ранее; мы снова переключились на текст «Жреческого кодекса», продолжающего свой рассказ с того места, где он был прерван (в конце пятой главы). Фактически история потопа, к изложению которой переходят авторы Библии, встречается и в «Жреческом кодексе», и в «Яхвисте». Правда, рассказана она по-разному, в соответствии со вкусами и задачами авторов в указанных источниках. Первый изобилует численными данными и скрупулезен по части деталей; во втором все внимание читающего сосредоточено на внутреннем драматизме разыгравшихся событий. Редакторы Библии, обнаружив упоминание о потопе в обоих документах, включили в окончательный текст обе версии, так их перекомпоновав, чтобы в результате получился единый связный рассказ. Что же удивляться, если в результате проведенного «скрещивания» возникли неизбежные повторы и логические неувязки. 201. Заметим: точно такие же слова в конце предыдущей главы были адресованы Еноху. 10. Ной родил трех сынов: Сима, Хама и Иафета. 11. Но земля растлилась пред лицем Божиим, и наполнилась земля злодеяниями. 12. И воззрел (Господь) Бог на землю, и вот, она растленна, ибо всякая плоть извратила путь свой на земле. 13. И сказал (Господь) Бог Ною: конец всякой плоти пришел пред лице Мое, ибо земля наполнилась от них злодеяниями; и вот, Я истреблю их с земли. 202. В трех стихах авторы «Жреческого кодекса» трижды напоминают нам о рас-
пущенности земных жителей и два раза о том, что в мире процветает насилие. Однако никаких подробностей при этом не сообщается, и немудрено: авторы указанного документа не имели ни малейшего понятия о смешанных браках сынов бо- жиих с земнорожденными женщинами и о гигантах-нефилимах. Вполне возможно, что именно для какого-то мало-мальски приемлемого обоснования последующего гнева господня, разрушившего Землю, авторы Библии и решились - в преддверии описаний потопа - включить дополнительную информацию из «Яхвиста». Правда, не сообщили читателю ничего нового. И хотя повторенные объяснения весьма смутны, это, по мнению библейских авторов, все же лучше, чем ничего. 203. Идея уничтожить жизнь на Земле с помощью потопа всецело принадлежит богу, и скоро мы узнаем весь его план детально. Правда, о богатстве фантазии говорить не приходится: потоп - это, вероятно, первое, что вообще придет в голову всякому, задумай он тотальное разрушение всего живого на планете. Шумерская цивилизация располагалась на плоской равнине, омываемой двумя полноводными реками. В окрестностях любой крупной реки (вспомним хотя бы Миссисипи и Миссури) резкий подъем воды немедленно вызовет потоп. А в местности, аналогичной той, где жили древние шумеры, достаточно было и совсем незначительного подъема воды - и огромные территории тотчас оказались бы затопленными . Какой-нибудь конкретный, особенно скверный потоп мог отложиться в памяти последующих поколений, благо нам доподлинно известно о подобных наводнениях из истории. В 1929 году английский археолог сэр Чарлз Леонард Вулли сообщил о поразительной находке: производя раскопки в долине Евфрата, он обнаружил осадочные породы на глубине почти трех метров. Кстати, шумерские летописи делят все исторические события на «допотопные» и те, что произошли после потопа. Однако, если подобное катастрофическое наводнение в действительности произошло, то оно, несомненно, уничтожило бы и сами летописи (к тому же и о распространенности письменности в те давние времена говорить не приходилось). По этой причине описания «допотопных» событий быстро приобрели статус легендарных и заведомо содержавших преувеличения. Напомню, что в списках шумерских царей, правивших до потопа, нередко встречаются сроки царствований в несколько десятков тысяч лет... Драматическое повествование о наводнении в Древнем Шумере было включено и в эпос о Гильгамеше, который, очевидно, пользовался особой популярностью во всех краях древнего мира и оказал мощное влияние на мифы многих народов. В нем, в частности, рассказано о том, как поиски бессмертия привели Гильгамеша к герою по имени Ут-Напиштим, этим бессмертием уже обладавшему и пережившему потоп... История Ут-Напиштима очень напоминает библейскую, а самого героя иногда называют «шумерским Ноем» (хотя правильнее было бы называть Ноя «библейским Ут-Напиштимом»). Наводнения, вызванные разливами рек, как и все прочие природные катастрофы, происходили сами по себе. Люди долгое время вообще не понимали, отчего происходят эти грозные явления. Шумеры приписывали их прихоти богов; авторы Библии, адаптировав шумерскую легенду, не смогли себе позволить столь «несерьезные» мысли в отношении высших существ и вынуждены были приискать какую-нибудь иную удовлетворительную версию. И добились определенного успеха, взвалив в результате вину за все естественные катастрофы на человека, своим поведением будто бы вызвавшего одну из них - самую знаменитую. 14. Сделай себе ковчег из дерева гофер; отделения сделай в ковчеге и осмоли его смолою внутри и снаружи. 204. Еврейское слово, переведенное здесь как «ковчег», - это «тевах», озна-
чающее сундук или ящик. Английское слово «агк» (ковчег) происходит от латинского глагола «заключать». Древнейшие морские и речные суда были плотами или лодками, управляемыми с помощью весел или длинных багров; большинство плавательных средств было к тому же оснащено парусами. Первоначально все они были открытыми. Идея корабля, закрытого со всех сторон - чтобы вселенский ливень не затопил его в одночасье, - более всего вызывала ассоциации с запертым сундуком. Сейчас бы мы сказали по-другому, просто: «Построй закрытую лодку...» 205. Никому еще не удалось расшифровать еврейское слово «гофер». У нас нет и намека на то, что это была за порода дерева20. 15. И сделай его так: длина ковчега триста локтей; ширина его пятьдесят локтей, а высота его тридцать локтей. 206. Как мы уже убедились, «Жреческий кодекс» необычайно пунктуален во всем, что касается цифр. Локоть равен приблизительно 18 дюймам (4 6 сантиметров) , так что размеры ковчега будут следующими: 450x75x45 футов = чуть более 1,5 миллиона кубических футов (около 43 тысяч кубических метров). Ковчег Ут-Напиштима, построенный под руководством шумерского бога Эа, имел соответственно размеры 180x180x180 = чуть более 5,8 миллиона кубических футов (около 165 тысяч кубических метров). Итак, Ноев ковчег едва достигает одной четверти ковчега Ут-Напиштима, но зато пропорциями куда более напоминает корабль. 16. И сделай отверстие в ковчеге, и в локоть сведи его вверху, и дверь в ковчег сделай с боку его; устрой в нем нижнее, второе и третье (жилье). 207. Одного-единственного окна (так в оригинале) на огромное судно, предназначенное, как мы вскоре убедимся, для перевозки множества животных, явно недостаточно. Однако Пересмотренный стандартный текст (и православная Библия) вместо множественного числа «окна» используют слово «отверстие», подчеркивая тем самым полную герметичность корабля. На самом деле еврейское слово, переведенное здесь как «окно», означает просто «свет». Поэтому в одном из вариантов английского перевода Библии употребляется выражение «свет небес», а в иудаистской легенде фигурирует даже «драгоценный камень», осветивший внутренности ковчега. Вообще говоря, не стоит относиться слишком серьезно к описанию этого сооружения. Ни шумеры, ни израильтяне не обладали солидным опытом судостроения или плавания по морям и океанам. Чертеж, записанный авторами Библии, конечно же, чисто умозрительный, говорящий о тех, кто его создал, как о «сухопутных салагах» (в оригинале жаргонное выражение landlubbers - буквально «сухопутные морячки») . 208. Корабль Ут-Напиштима был, несомненно, более тщательно продуман и имел семь палуб. Дерево гофер (Смолистое дерево), о котором Здесь говорится, было, по мнению некоторых, кипарисом или родственным ему деревом. Деревья, называемые сегодня кипарисами, росли в той части мира в изобилии; они были излюбленным материалом для строительства кораблей у финикийцев и у Александра Македонского и остаются таковыми даже до сего дня, поскольку они устойчивы к действию воды и не гниют. Имеются сведения о дверях и столбах из кипариса, простоявших 1100 лет.
17. И вот, Я наведу на землю потоп водный, чтоб истребить всякую плоть, в которой есть дух жизни, под небесами; все, что есть на земле, лишится жизни. 18. Но с тобою Я поставлю завет Мой, и войдешь в ковчег ты, и сыновья твои, и жена твоя, и жены сынов твоих с тобою. 209. «Завет» означает торжественно заключенный договор. 19. Введи также в ковчег (из всякого скота, и из всех гадов, и) из всех животных, и от всякой плоти по паре, чтоб они остались с тобою в живых; мужеского пола и женского пусть они будут. 210. «От всех по паре» - звучит вполне естественно в устах писавших Библию; в те времена мало кто перечислил бы и несколько сотен видов животных. Великий греческий философ Аристотель, исследователь дотошный и высокообразованный, в 350 году до новой эры смог назвать их только пятьсот! Однако сегодня ситуация иная. Одних млекопитающих насчитывают 15 тысяч видов . Правда, лишь весьма незначительная часть их обитала в местах, указанных в Библии. И если потоп на самом деле был событием локальным (скорее всего, он действительно прошелся только по Двуречью), то всем известным в тех местах видам животных место на ковчеге нашлось бы. Однако бог настаивает на истреблении всякой плоти, а это добавит еще 15 тысяч различных видов земноводных, не говоря о поистине гигантской армии других животных суши. Одних насекомых насчитывается по меньшей мере миллион видов, и каждый день ученые открывают все новые и новые (только блох ныне известно около полутысячи видов!). Таким образом, если буквально следовать инструкциям сверху, ковчег должен был дать пристанище от двух до четырех миллионов животных суши, четыре пятых из которых - насекомые. 211. По одному представителю мужского пола и женского - явно недостаточно, чтобы выжить. Если не вводить в рассмотрение строгую систему родительского ухода за младенцами - изрядная толика удачи! - то одна-единственная пара не в состоянии поддержать популяцию. Шансы погибнуть у животных очень велики. Правда, они возрастают, если каким-то образом изолировать хищников, а всех животных без исключения полагать вегетарианцами (таковыми их и считали авторы Библии)... 20. Из (всех) птиц по роду их, и из (всех) скотов по роду их, и из всех пресмыкающихся по земле по роду их, из всех по паре войдут к тебе, чтобы остались в живых (с тобою, мужеского пола и женского). 212. Почему обойдены вниманием все животные моря, ясно: им потоп не угрожает . Ничего не сказано и о микробах - но в отношении их библейские авторы просто пребывали в святом неведении. 21. Ты же возьми себе всякой пищи, какою питаются, и собери к себе; и будет она для тебя и для них пищею. 213. Согласно инструкциям, данным ранее (Быт. 1:29-30), животный мир пока все еще пребывает на вегетарианской диете. Это означает, что Ною поведено собрать достаточное количество всех плодов и растений, поедаемых животными. Если читать текст Библии буквально, то речь идет, очевидно, обо всех вообще видах растений суши, а их как минимум, четверть миллиона... 22. И сделал Ной все: как повелел ему (Господь) Бог, так он и сделал.
Глава 7. 1. И сказал Господь (Бог) Ною: войди ты и все семейство твое в ковчег, ибо тебя увидел Я праведным предо Мною в роде сем; 214. Еще одно включение фрагмента из «Яхвиста»: в последнем стихе предыдущей главы упомянут «бог», а первый стих новой начинается с «господа». 215. Авторы «Яхвиста» продолжают свой собственный рассказ с момента, когда он был прерван (Быт. 6:8). Ной вызвал благорасположение господа, и тот приглашает его с семейством пройти в ковчег, в этом документе ничего не говорится ни о форме, ни о размерах судна: существование ковчега просто констатировано, и все. 2. и всякого скота чистого возьми по семи, мужеского пола и женского, а из скота нечистого по два, мужеского пола и женского; + 216. Первое и совершенно неожиданное упоминание «чистых» животных - и полное отсутствие каких бы то ни было объяснений, что это такое. В общем, ясно, что речь идет о тех представителях фауны, которых дозволяется приносить в жертву (то есть крупный рогатый скот, овцы, козы), но критерии их отличия от «нечистых» Библия дает гораздо позже, в книге Левит. Авторы «Яхвиста» сообщают об этом как о чем-то само собой разумеющемся. 217. Хотя ранее «Жреческий кодекс» говорил об одной паре каждого представителя животного мира, авторы «Яхвиста» настаивают на семи парах (чистых). Это, однако, вовсе не означает какой-то сверхзаботы о гарантированном выживании вида. Просто Ною нужна уверенность, что вид все равно сохранится, даже если часть «чистых» животных придется принести в жертву по окончании потопа. 218. В библейских текстах - как, впрочем, и в английском языке - все время сталкиваешься с проявлениями специфического, однообразного и совершенно безапелляционного мужского шовинизма. В «Жреческом кодексе» прилагательное «мужской» всегда идет первым, а авторы «Яхвиста» вообще предпочитают говорить так: «мужской пол и его женский», сводя прекрасную половину рода человеческого к положению собственности (почему бы иначе не писать: «женский пол и его мужской»?). 219. Вот теперь абсолютно ясно, что под «нечистыми» следует понимать живность , которую запрещено приносить в жертву: свиней, лошадей, верблюдов и других. Но разъяснение будет дано только в книге Левит. 220. Выражение «по два» не означает «две пары». Здесь и в других местах Библии имеется в виду одна-единственная пара животных, а 'в Пересмотренном стандартном тексте Библии эта часть стиха переведена так: «и по паре нечистых животных, мужского пола и его самки». 3. также и из птиц небесных (чистых) по семи, мужеского пола и женского, (и из всех птиц нечистых по две, мужеского пола и женского,) чтобы сохранить племя для всей земли, 221. Никаких дальнейших указаний в отношении «нечистых» птиц не последует, поэтому их придется брать с собой в ковчег по семь пар всех видов. Скорее всего, авторы «Яхвиста» вообще подразумевали только домашних животных и птицу. Тогда вся домашняя птица оказывается пригодной для жертвоприношений (об этом сказано в книге Левит), тогда как среди домашних животных затесались отдельные представители «нечистых». В этом случае задача транспортировки всей этой живности на борту ковчега приобретает облик более скромной, но зато и
более реалистичной экспедиции. Ее задачу не сравнишь с той, что была поставлена Ною (в изложении «Жреческого кодекса»): исхитриться разместить в ковчеге по паре вообще всех известных видов животных и птиц... 4. ибо чрез семь дней Я буду изливать дождь на землю сорок дней и сорок ночей; и истреблю все существующее, что Я создал, с лица земли. 222. Как я уже отмечал, авторы «Яхвиста» не придавали большого значения цифрам, но в данном случае сделали исключение. Что касается числа 40, то оно вообще прекрасно служит всяческим ритуальным целям. Моисей провел на горе Синай сорок дней, и прожил трижды сорок лет; Илию клевали вороны те же сорок дней; сорок дней постился Иисус... список можно продолжить. 5. Ной сделал все, что Господь (Бог) повелел ему. 6. Ной же был шестисот лет, как потоп водный пришел на землю. 223. Этот стих заимствован из «Жреческого кодекса» и прямо продолжает ранее оборванную (Быт. 5:22) фразу. Снова мы сталкиваемся со скрупулезным перечислением возрастов персонажей. Однако, проделав нехитрые арифметические вычисления, основываясь на данных, что сообщены в пятой главе, можно тотчас же получить удивительный результат. Оказывается, до шестисотлетнего юбилея Ноя дожил его дедушка - Мафусал. Как же в таком случае можно говорить о праведности Ноя, если он настолько очерствел сердцем, что забыл о престарелом деде. Другие любопытные результаты, к которым приводит переработка информации, данной в пятой главе. Так, Ной родился спустя 1056 лет после сотворения мира, а потоп случился еще через 600 лет. Если основываться на выкладках архиепископа Ашшера (напомню, он получил дату сотворения мира - 4004 год до рождества Христова), то и время потопа можно определить с завидной точностью: 2348 год до новой эры. Возможно, здесь вкралась ошибка в несколько столетий, так как из шумерских летописей извлекается также полезная информация: гигантское наводнение, о котором они рассказывают, имело место в 2800 году до новой эры или около того. 7. И вошел Ной и сыновья его, и жена его, и жены сынов его с ним в ковчег от вод потопа. 8. И (из птиц чистых и из птиц нечистых, и) из скотов чистых и из скотов нечистых, (и из зверей) и из всех пресмыкающихся по земле 9. по паре, мужеского пола и женского, вошли к Ною в ковчег, как (Господь) Бог повелел Ною. 224. В данном случае действительно неясно, было ли их по паре от каждого вида, или для кого-то были сделаны исключения (то есть, отобрано было по семи пар). Двойственность, противоречивость этого стиха несомненны; здесь оставили след редакторы Библии, пытавшиеся примирить оба варианта описания потопа. 10. Чрез семь дней воды потопа пришли на землю. 11. В шестисотый год жизни Ноевой, во второй месяц, в семнадцатый (27) день месяца, в сей день разверзлись все источники великой бездны, и окна небесные отворились; 225. Стихи 7-10, описывающие торжественную церемонию «вхождения» на борт ковчега, - безусловно, из «Яхвиста». Хотя редакторы Библии и тут, видимо, приложили руку, везде называя «господа» просто «богом» и окончательно запутав
вопрос с количеством животных, предназначенных во спасенье. Однако со стиха 11 мы вновь возвращаемся к тексту «Жреческого кодекса» - отсюда и неизбежный повтор с описанием церемонии. Правда, на сей раз - в лучших традициях этого документа - читателю сообщают не только год, но и месяц и день отплытия. 226. Происходит во всех смыслах потрясение основ. Космический порядок дает трещину, ибо стирается разница между водами и сушей, не говоря о водах земных и небесных. Обратимся снова к шумерскому преданию о действительном наводнении. Означает ли выражение «разверзлись все источники великой бездны» нечто еще более катастрофическое, нежели простое наводнение? Может быть, речь идет о водах океана, обрушившихся на сушу, то есть о сопровождавшем ливни цунами или гигантских приливных волнах? Подумаем, что же могло их вызвать. На северовосточном побережье Персидского залива расположено место стыка гигантских тектонических плит земной коры, так что вполне вероятно, что их сдвиг вызвал землетрясение и сопутствующие ему приливные волны, захлестнувшие берег залива. Можно, правда, предположить еще более драматичное событие: падение большого метеорита в залив... Хотя никаких доказательств в пользу высказанных предположений пока не найдено, их все же нельзя считать абсолютно беспочвенными. 12. и лился на землю дождь сорок дней и сорок ночей. 227. Отметим про себя: в самую середину пассажа из «Жреческого кодекса» опять вторгся «Яхвист» (правда, на сей раз одна-единственная фраза), вновь напомнив о 40-дневном ливне, о котором впервые говорилось в стихе 4 данной главы. 13. В сей самый день вошел в ковчег Ной, и Сим, Хам и Иафет, сыновья Ноевы, и жена Ноева, и три жены сынов его с ними. 14. Они, и все звери (земли) по роду их, и всякий скот по роду его, и все гады, пресмыкающиеся по земле, по роду их, и все летающие по роду их, все птицы, все крылатые, 15. и вошли к Ною в ковчег по паре (мужеского пола и женского) от всякой плоти, в которой есть дух жизни; 16. и вошедшие (к Ною в ковчег) мужеский и женский пол всякой плоти вошли, как повелел ему (Господь) Бог. И затворил Господь (Бог) за ним (ковчег). 228. Текст «Жреческого кодекса» просто повторяет то, о чем нам уже поведал «Яхвист». 229. К последнему документу возвращают нас и финальная фраза стиха (снова «господь»!). Вероятно, эта заключительная ремарка была бы более уместна в конце стиха 9, но тогда неизбежно возникли бы дополнительные затруднения для редакторов: сразу вслед за финалом следовал бы труднообъяснимый повтор - версия «Жреческого кодекса». Поэтому из двух зол выбрали меньшее и ремарку просто переместили на то место, где она сейчас и стоит. 17. И продолжалось на земле наводнение сорок дней (и сорок ночей), и умножилась вода, и подняла ковчег, и он возвысился над землею; 230. Вновь вторгается текст «Яхвиста», напоминая о сорока днях - только на сей раз о сорока днях потопа.
18. вода же усиливалась и весьма умножалась на земле, и ковчег плавал по поверхности вод. 231. Еще один повтор, только на этот раз, наоборот, цитируется «Жреческий кодекс» и отсутствуют какие-либо данные о продолжительности потопа. 19. И усилилась вода на земле чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы, какие есть под всем небом; 232. Если предположить, что наводнение действительно случилось на территории Двуречья, легко себе представить эту картину буквально - вода покрывает «все высокие горы». Долина рек Тигра и Евфрата плоска, как блин, и редкие местные холмики могут быть названы горами только с изрядной долей фантазии. Один жестокий ливень, затянувшийся на несколько суток, или цунами - и вся долина окажется затопленной. Для тех немногих, кому посчастливится спастись, картина предстала бы именно такой, как описана в Библии: вода, покрывшая все кругом. Но в таком случае приходится предположить, что у шумеров, живших в 2800 году до новой эры, были весьма скудные представления о мире, который простирался за границами Двуречья (о его «высоких горах», в частности). С другой стороны, если принять библейское описание потопа буквально и считать, что вода действительно покрыла всю сушу - это точка зрения правоверных почитателей Библии, - то вот что получается. Уровень океана должен был подняться на 8 километров, чтобы покрыть высочайшую горную цепь Гималаев, а для этого потребовалось бы воды в 3,5 раза больше, чем ее вообще содержится на планете... 20. на пятнадцать локтей поднялась над ними вода, и покрылись (все высокие) горы. 233. Пятнадцать локтей составляют приблизительно 22 фута, или менее 7 метров. Смешно думать, что в этом случае вода покроет не то чтобы горы, а даже низенькие холмы. Однако в Библии короля Якова сказано именно так: вода поднялась на 22 фута и, тем не менее, «исхитрилась» покрыть высочайшие горы. Более разумную версию предлагает Пересмотренный стандартный текст: «вода покрыла горы на пятнадцать локтей». Иными словами, общий уровень воды составил высоту Эвереста (чуть меньше 9 километров) плюс еще незначительных 7 метров. С научной точки зрения принять это абсурдное предложение попросту немыслимо : на Земле просто нет таких запасов воды. Да и исторические хроники ничего не сообщают о столь значительном «вселенском» потопе в 3-м тысячелетии до рождества Христова. Например, труды египетских историков содержат достаточно полную и подробную картину всех более или менее значительных событий в указанную эпоху - и ни слова о потопе... А вот если все же вернуться к идее, что потоп на самом деле представлял собою явление местного масштаба, что наводнение случилось в Двуречье, то там пресловутых «двадцати двух футов» вполне хватило бы для затопления всей суши. 21. И лишилась жизни всякая плоть, движущаяся по Земле, и птицы, и скоты, и звери, и все гады, ползающие по земле, и все люди; 22. все, что имело дыхание духа жизни в ноздрях своих на суше, умерло. 234. Ясное указание на то, что океанскую живность потоп никак не затронул. Вообще-то это ужасная смерть - в волнах разбушевавшейся стихии, и бесстрастность библейских авторов, сообщающих нам о бессчетных жертвах, поразитель-
на! Только представить себе: теряющие силы пловцы, безуспешно пытающиеся обнаружить хоть клочок суши, чтобы передохнуть. Животные, которых несет потоком к верной гибели в пучине... Какова бы ни была их вина, более милосердное божество просто прекратило бы их существование в один миг, безболезненно - и начало бы «эксперимент» сначала. 23. Истребилось всякое существо, которое было на поверхности (всей) земли; от человека до скота, и гадов, и птиц небесных, - все истребилось с земли, остался только Ной и что было с ним в ковчеге. 235. В трех завершающих стихах седьмой главы утверждается, что все живое на суше погибло. Повтор возник, очевидно, по причине, которую мы уже Знаем. Стих 21 из «Жреческого кодекса» говорит о всеобщей гибели, ему вторят стихи 22 и 23, представляющие фрагменты из «Яхвиста». Редакторы Библии сочли это совпадение достаточным основанием, чтобы включить в окончательный текст оба варианта. 24. Вода же усиливалась на земле сто пятьдесят дней. 236. В «Яхвисте» говорится о 40 днях и 40 ночах, здесь же мы встречаем новое число: 150 суток. С целью примирить обе версии некоторые комментаторы предполагают следующее: дождь шел сорок дней, и потоп достиг своего пика, который даже после прекращения ливня поддерживался еще в течение 150 суток. Или 150 - это суммарное время наводнения вообще?.. Но более разумным мне представляется оставить в покое все эти попытки «примирения» двух версий потопа, которые, право же, слишком отличаются друг от друга, чтобы этого не замечать. Глава 8. 1. И вспомнил Бог о Ное, и о всех зверях, и о всех скотах, (и о всех птицах, и о всех гадах пресмыкающихся,) бывших с ним в ковчеге; и навел Бог ветер на землю, и воды остановились. 237. Этот ветер, очевидно, то самое дыхание, или «дух божий», который во втором стихе первой главы книги Бытие принялся за сотворение порядка из хаоса . Теперь, когда хаос частично вернулся, дух должен снова навести порядок. 2. И закрылись источники бездны и окна небесные, и перестал дождь с неба. 238. Два предыдущих стиха взяты из «Жреческого кодекса». Из них следует, что дождь продолжался 150 дней и что в течение этого времени шло обратное движение от порядка к хаосу - до той поры, пока не вмешался дух божий. 239. Выражение «перестал дождь с неба» повторяет предыдущую часть фразы: «и закрылись источники бездны и окна небесные». Повторение легко объясняется тем фактом, что начало фразы взято из «Жреческого кодекса», а конец - из «Яхвиста». Только в «Жреческом кодексе» упоминаются «источники бездны» и «окна небесные» - эти обороты следует понимать так, что хаос воцарился снова и как бы перечеркнул те деяния божий, о которых говорится в первой главе книги Бытие. В «Яхвисте» речь идет только о дожде.
3. Вода же постепенно возвращалась с земли, и стала убывать вода по окончании ста пятидесяти дней. 240. Первая часть стиха взята из «Яхвиста»: по-видимому, речь идет об убывании воды, начавшегося после того, как в течение сорока дней и сорока ночей лил дождь. 241. Вторая часть стиха - из «Жреческого кодекса». Здесь время обозначено точно: вода стала убывать по истечении 150 дней. 4. И остановился ковчег в седьмом месяце, в семнадцатый день месяца, на горах Араратских. 242. Дождь начался в семнадцатый день второго месяца, таким образом, к тому времени, как ковчег остановился, прошло ровно пять лунных месяцев. Это примерно 147,5 суток - грубо говоря, 150 дней. 243. К тому времени, как потоп достиг своего пика, ковчег - по оценке «Жреческого кодекса» - оказался в районе Арарата. Это горный массив, откуда берут свое начало Тигр и Евфрат. Ныне Арарат высится в Восточной Турции. В эпоху расцвета Ассирии здесь лежала богатая страна, носившая имя Урарту, - легко догадаться, откуда взялось слово «Арарат». Традиционная точка зрения, в соответствии с которой ковчег остановился среди горных хребтов Урарту, скорее всего, говорит в пользу теории цунами. Обыкновенное наводнение смыло бы все плавучие предметы по направлению течения (на юго-восток) и вынесло в Персидский залив. Мощное цунами шло бы против течения - на северо-запад, в сторону Урарту. Несмотря на то, что словом «Урарту» (Арарат) обозначались и государство, и горная страна, с давних пор укоренилось мнение, что Арарат - это название отдельно стоящей горы. И на самом деле, с течением времени топоним закрепился за вполне конкретной горной вершиной. На современных картах ее можно найти на самом востоке Турции, в семидесяти милях к северо-востоку от озера Ван. Высота Большого Арарата - 5165 метров над уровнем моря. Время от времени в печати появляются занятные сообщения о загадочных деревянных объектах якобы найденных на заоблачных склонах массива. Впрочем, ни одна из этих басен не выдержала серьезной проверки. 5. Вода постоянно убывала до десятого месяца; в первый день десятого месяца показались верхи гор. 244. То есть, спустя 218 суток после начала потопа и спустя 68 суток после того, как вода стала убывать. 245. В предыдущем стихе утверждается, что ковчег остановился «на горах Араратских». Если это означает, что ковчег буквально остановился на вершине горы, то почему данный стих объявляет, будто потребовалось ждать еще 68 суток, прежде чем горные пики показались над убывающей водой? Уж лучше предположить, что ковчег доплыл до Урарту, затем остановился и, когда вершины обнажились, причалил к одной из них. 6. По прошествии сорока дней Ной открыл сделанное им окно ковчега. 24 6. Может показаться, что Ной ждал сорок дней после того, как горные вершины показались над водой. Однако мы снова читаем «Яхвист», а по этой версии дождь лил сорок дней и ночей, после чего вода ушла очень быстро. Очевидно, если следовать данной версии, Ной начал исследовать окружающий мир сразу по окончании дождя.
7. и выпустил ворона, (чтобы видеть, убыла ли вода с земли,) который, вылетев, отлетал и прилетал, пока осушилась земля от воды. 247. В этой части легенда о потопе, содержащаяся в «Яхвисте», носит черты сходства с шумерским сказанием о потопе. Герой эпоса Ут-Напиштим выслал на разведку трех птиц - голубя, ворона и ласточку. Судя по описанию, данному в этом стихе, ворон Ноя не преследует никакой особой цели. 8. Потом выпустил от себя голубя, чтобы видеть, сошла ли вода с лица земли, 9. но голубь не нашел места покоя для ног своих и возвратился к нему в ковчег, ибо вода была еще на поверхности всей земли; и он простер руку свою, и взял его, и принял к себе в ковчег. 248. Голубь - вторая птица, выпущенная Ноем, - уже эффективно выполняет разведывательную функцию. Можно предположить, что ворон упомянут здесь с од- ной-единственной целью - он связывает данную версию потопа с шумерским сказанием. Раз голубь не нашел «места покоя» по той причине, что «вода была еще на поверхности всей земли», значит, он вел разведку и летал повсюду. Это еще одно указание на то, что потоп был чисто местным явлением и шумерские представления о мире во времена потопа были весьма скудными. 10. И помедлил еще семь дней других и опять выпустил голубя из ковчега. 11. Голубь возвратился к нему в вечернее время, и вот, свежий масличный лист во рту у него, и Ной узнал, что вода сошла с земли. 24 9. Маслина - древний символ мира. Нужны годы тщательного ухода За этими деревьями, прежде чем они начнут приносить желанные плоды. Таким образом, цветущая роща масличных деревьев указывает на то, что данная область пребывает в мире. Если бы сюда вторглась армия захватчиков, она первым делом срубила бы оливы, с тем чтобы ввергнуть противника в нищету и ослабить его на длительный срок. Подобным же образом и голубь служит символом мира: это кроткая птица, которая издает нежные, воркующие звуки. Данный библейский стих - главная причина, по которой двойной символ, голубь, несущий оливковую ветвь (хотя в Библии упомянут просто лист), стал у нас общепринятой эмблемой мира. 250. Судя по «Яхвисту», земля оставалась под водой сорок семь дней; по «Жреческому кодексу» - по меньшей мере триста дней, но олива все еще жива. Разумеется, наземные растения, покрытые толщей океанской воды, погибнут с той же гарантией, что и наземные животные. Однако творцы Библии не считали растения живыми организмами - библейские авторы рассматривали их как продукт жизнедеятельности Земли. Им представлялся вполне естественным процесс, при котором суша, едва обнажившись, тут же давала поросль, а может быть, на их взгляд, эта поросль никогда и не исчезала. 12. Он помедлил еще семь дней других и [опять] выпустил голубя; и он уже не возвратился к нему. 251. Мы вправе обеспокоиться судьбой голубя: оставшаяся на борту ковчега половина могла бы и не найти его (или ее - Библия не уточняет пол улетевшего голубя), и тогда выживание голубей было бы поставлено под серьезную угрозу. Впрочем, легенда о вороне и голубе взята из «Яхвиста», а по этой версии, на борту ковчега было по семь пар каждого чистого животного. Голубь - чистая
птица, и, значит, Ной полагал, что некоторыми особями не жаль пожертвовать ради общего выживания. 13. Шестьсот первого года (жизни Ноевой) к первому (дню) первого месяца иссякла вода на земле; и открыл Ной кровлю ковчега и посмотрел, и вот, обсохла поверхность земли. 252. Мы снова вернулись к «Жреческому кодексу»: он особенно щепетилен, когда речь заходит об измерении времени. 253. По хронологии «Жреческого кодекса», с начала потопа прошло 337 дней. 14. И во втором месяце, к двадцать седьмому дню месяца, земля высохла. 254. Перед нами два стиха, стоящих рядом. И тот и другой утверждают, что земля высохла, но первый датирует это началом года, а из второго следует, что влага испарилась почти три месяца спустя. Оба утверждения взяты из «Жреческого кодекса». Обычно это объясняют следующим образом: в начале года земля только обнажилась, но она была еще заболоченной и заиленной, и только без малого три месяца спустя она совершенно высохла, обретя вид, какой имела до потопа. Если принять эту интерпретацию, тогда общая продолжительность потопа с семнадцатого дня второго месяца 600 года по двадцать седьмой день второго месяца 601 года составляет двенадцать лунных месяцев и одиннадцать дней, или 365 дней. Это точная продолжительность солнечного года. 15. И сказал (Господь) Бог Ною: 16. выйди из ковчега ты и жена твоя, и сыновья твои, и жены сынов твоих с тобою; 17. выведи с собою всех животных, которые с тобою, от всякой плоти, из птиц, и скотов, и всех гадов, пресмыкающихся по земле: пусть разойдутся они по земле, и пусть плодятся и размножаются на земле. 18. И вышел Ной и сыновья его, и жена его, и жены сынов его с ним; 19. все звери, и (весь скот, и) все гады, и все птицы, все движущееся по земле, по родам своим, вышли из ковчега. 20. И устроил Ной жертвенник Господу; и взял из всякого скота чистого и из всех птиц чистых и принес во всесожжение на жертвеннике 255. Данный стих снова переключает нас на «Яхвист»: как раз предвидя именно эту жертву, «Яхвист» описывал, что на борт ковчега было взято по семь пар каждого чистого животного. В «Жреческом кодексе» нет никакой жертвы, поэтому там говорится об одной паре каждого животного - вне зависимости чистое оно или нечистое. 21. И обонял Господь приятное благоухание, и сказал Господь (Бог) в сердце Своем: не буду больше проклинать землю за человека, потому что помышление сердца человеческого - зло от юности его; и не буду больше поражать всего живущего , как Я сделал: 256. В шумерской легенде о потопе Ут-Напиштим тоже принес жертву богам, которые с благодарностью кружились над дымом, слетевшись «как мухи». Создается впечатление, что боги изголодались по жертвенному благоуханию, которое служило им пищей, и выражали благодарность за возобновление обычая. Энлиль, шумерский бог земли - именно он, руководимый враждебностью к людям, наслал потоп, - был вне себя от ярости, узнав, что жизнь все-таки уцелела. Однако ос-
тальным богам, собравшимся под предводительством Эа (это бог чистой воды, который, будучи другом людей, предупредил Ут-Напиштима о грозящем потопе), удалось умерить гнев Энлиля и умилостивить его. Они старались изо всех сил - вероятно, по той причине, что очень боялись голода, - и даже Энлиль согласился: пусть уж лучше уцелеют люди, чем боги останутся без жертвенных благоуханий. Библия в значительной мере смягчает этот накал страстей. Однако что мы видим в данном стихе? Все ту же картину: «...обонял Господь приятное благоухание» и тут же решил снять проклятие с земли, наложенное в Адамовы времена, и дал слово больше не опустошать ее. 22. впредь во все дни земли сеяние и жатва, холод и зной, лето и зима, день и ночь не прекратятся. 257. Из фразы «впредь во все дни земли» можно сделать вывод, что Земля не была задумана вечной. Если бы это было так, вполне достаточно сказать короче: «Сеяние и жатва, холод и зной, лето и зима, день и ночь не прекратятся». Точка зрения Библии (Библии в целом) на этот счет такова, что Земле - по крайней мере, в ее нынешнем виде - когда-нибудь настанет конец. Откровение Иоанна Богослова описывает этот процесс весьма наглядно. И с научной точки зрения Земля тоже не вечна. В принципе можно вообразить целый ряд катастроф, которые могли бы нанести нашей планете такие повреждения, что жизнь людей стала бы на ней невозможна, к счастью, вероятность подобных событий в основном очень невелика. Однако, даже если Земля благополучно избежит катастроф, все равно примерно через семь миллиардов лет Солнце сожжет изрядную часть своего водородного горючего и перейдет на следующую ступень эволюции. Мало-помалу оно будет расширяться и превратится в красного гиганта. К тому времени температура поверхности Солнца значительно понизится, но площадь этой поверхности увеличится неимоверно, а значит, сильно возрастет и количество излучаемого тепла. Помимо всего прочего, по мере расширения Солнца его поверхность приблизится к орбите Земли, и в конечном итоге светило может поглотить нашу планету. 258. Даже при том условии, что Земля останется целой и невредимой, вполне может настать момент, когда природный ход вещей нарушится - и это несмотря на обещание, что вращение Земли вокруг своей оси («день и ночь») и обращение ее вокруг Солнца («сеяние и жатва, холод и зной, лето и зима») будут продолжаться без каких бы то ни было изменений. Научный анализ исторического прошлого Земли рисует нам картины ужасающих ледниковых периодов. Во время этих периодов могучие ледяные панцири сковывали обширные полярные области континентов; уровень моря падал на девяносто с лишним метров вследствие того, что огромные массы воды в виде льда лежали на суше; погодные условия претерпевали колоссальные изменения. Прошедшие ледниковые эпохи не так уж сильно повлияли на развитие жизни на Земле, потому что приход и отступление ледников происходили очень медленно. Кроме всего прочего, при понижении уровня моря на кромке континентов обнажалась новая суша, и это как-то компенсировало исчезновение материковых областей под слоем льда. Наконец, ледниковые периоды вовсе не отражались на жизни моря; если уж на то пошло, эти эпохи сослужили даже пользу морским обитателям - ведь при слегка пониженной средней температуре океана в воде растворяется больше кислорода. Однако до сих пор ледниковые периоды приходились на младенческую пору человечества : люди и их предки - гоминиды при столкновении с ледниками находились на стадии собирательства. Во время следующего ледникового периода (а он, рано или поздно, обязательно наступит) на Земле будет, судя по всему, гораздо
больше людей, чем их обитало в прошлом, и эти люди будут намного жестче привязаны к конкретным местам обитания и деятельности - городам, фермам, рудникам и тому подобному. Тем не менее, человечество должно выжить. Скорее всего, так и произойдет, однако налаженная смена времен года, обещанная в этом стихе, непременно нарушится . Глава 9. 1. И благословил Бог Ноя и сынов его и сказал им: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю (и обладайте ею); 2. да страшатся и да трепещут вас все звери земные, (и весь скот земной,) и все птицы небесные, все, что движется на земле, и все рыбы морские: в ваши руки отданы они; 259. Все следует начать с начала, поэтому бог повторяет благословение, которое он ранее ниспослал самым первым людям, им созданным (Быт. 1:28). 3. все движущееся, что живет, будет вам в пищу; как зелень травную даю вам все ; 260. Только теперь людям (и, вероятно, прочим животным) позволено стать плотоядными. (Конечно, с научной точки зрения первобытные люди с самых первых ступеней эволюции были плотоядными, и вообще «плотоядение», видимо, имеет столь же древнюю историю, как сама жизнь.) Этот стих взят из «Жреческого кодекса»: между чистыми и нечистыми не делается никаких различий (не то, что в «Яхвисте»). Человеку разрешено поедать «все движущееся, что живет». 4. только плоти с душею ее, с кровью ее, не ешьте; 261. Невольно напрашивается вывод, что дыхание - это важнейшая характеристика жизни. Тут и сравнение бога с дыханием в отдельных стихах (Быт. 1:2; 8:1), и способ, посредством которого Адам получил жизнь. Напрашивается также вывод, что и кровь является важнейшей характеристикой жизни. Мы до сих пор употребляем выражение «от плоти и крови». Правда, мы давно уже не ощущаем значительности этой фразы, а ведь плоть здесь - лишь бездушное материальное вместилище жизненной силы, сама же жизненная сила - это кровь. Кровь перекачивается сердцем и разносится по всем уголкам организма. Даже при том, что древние не имели ни малейшего понятия о кровообращении, они знали, что кровь есть в каждой точке тела и что сердце бьется не переставая всю жизнь, а затихает только со смертью. Они знали также, что смерть наступает и в том случае, если организм потеряет слишком много крови. Наука не оспаривает той важнейшей роли, которую дыхание и кровь играют в жизни людей и животных. Однако никоим образом нельзя считать, будто жизнь - это весьма простой феномен, сводящийся к двум упомянутым характеристикам. Каждая из них вносит свой вклад в куда более сложное целое. Наука прослеживает феномен жизни до молекулярного уровня, и там обнаруживается, что в основе его лежат очень сложные молекулы, находящиеся между собой в очень сложных взаимосвязях . Растения, как может показаться, вовсе не дышат, в них не струится кровь, именно поэтому библейские авторы с легким сердцем отказывали им в праве быть
живыми организмами и считали растения просто продуктом почвы. На самом деле растительные организмы тоже дышат, но делают это более незаметно, чем животные . А если у них и нет крови, то в тканях растений циркулирует сок, который выполняет определенные жизненные функции и в этом плане служит аналогом крови . 5. Я взыщу и вашу кровь, в которой жизнь ваша, взыщу ее от всякого Зверя, взыщу также душу человека от руки человека, от руки брата его; 6. кто прольет кровь человеческую, того кровь прольется рукою человека: ибо человек создан по образу Божию; 2 62. Это первый божественный запрет, наложенный после того, как Адаму было приказано не есть плодов с дерева познания. Отныне убийство под запретом. Логическое обоснование этого таково: кровь (жизнь) - это дар бога, и, следовательно , только бог вправе ее отнять. Если человек (или, уж если на то пошло, зверь - предыдущий стих предусматривает и этот вариант) «прольет кровь человеческую», он совершит богохульство, потому что посягнет на дар божий. Убийца, совершив свое черное дело, должен будет поплатиться собственным даром божьим, и его можно безнаказанно убить: убийство убийцы не считается богохульством. Подобные ситуации мы встречаем во многих дописьменных обществах, где не было твердых писаных законов. Если убит человек, члены группы, к которой он принадлежал, считают, что они вправе, даже обязаны выравнять счет, убив убийцу или кого-либо из группы, к которой принадлежит убийца. Как мы помним, именно этого боялся Каин (Быт. 4:14) . Если племя убийцы полагает, что счет опять стал неравным, оно ищет возможности восстановить равновесие - так рождается «кровная месть», которая может привести к десяткам трупов. Неубедительность кровной мести очевидна, поэтому даже в дописьменных обществах делались попытки взять ее под контроль. В развитом обществе, где существует писаный кодекс законов, дело об убийстве рассматривает суд: в соответствии с определенными юридическими нормами судья определяет меру наказания (при этом обязательно оценивается тяжесть преступления) - и наказание венчает все дело. Вовсе не обязательно, что под наказанием всегда понимается смертный приговор: бывает непреднамеренное убийство, убийство в состоянии аффекта, убийство при самообороне и так далее. В библейском стихе о градациях нет и речи, и это также свидетельствует об очень примитивной стадии, на которой находилось человеческое общество. Этот стих часто использовали для оправдания смертной казни; из него также можно сделать вывод, что убийство не так уж и плохо (по меньшей мере, искупи- мо), если при этом не проливается кровь. Так, Одо, епископ Байе, единокровный брат Вильгельма Завоевателя, шел на бой, вооружившись только булавой. Сотрясение мозга как метод убийства казалось ему более богоугодным делом, чем употребление мечей, копий и стрел, то есть оружия, созданного для кровопролития . 7. вы же плодитесь и размножайтесь, и распространяйтесь по земле, и умножайтесь на ней. 8. И сказал Бог Ною и сынам его с ним: 263. В «Яхвисте» решимость бога не уничтожать вторично дело рук своих - результат молчаливого размышления (Быт. 8:21). Здесь же, в «Жреческом кодексе», бог сообщает о своем решении непосредственно Ною и его сыновьям. «Жреческий кодекс» стремится обставить дело законным образом, поэтому между богом и Ноем
заключается нечто вроде соглашения (завет). 9. вот, Я поставляю завет Мой с вами и с потомством вашим после вас, 264. В каком-то смысле запрет на поедание плодов с дерева познания тоже был соглашением. Адам пообещал не есть плоды, а бог взамен сделал так, чтобы в мир не вошла смерть. Отведав плод, Адам нарушил соглашение. Теперь соглашение формулируется заново в более позитивном смысле. Ной и его сыновья должны соблюдать запрет на убийство и употребление в пищу крови, а бог за это обещает не разрушать мир и не покушаться на жизнь. 10. и со всякою душею живою, которая с вами, с птицами и со скотами, и со всеми зверями земными, которые у вас, со всеми вышедшими из ковчега, со всеми животными земными; 265. Здесь фраза составлена так, будто бог соглашается сохранить каждый вид, и действительно, люди в прошлом считали, что все виды не только существовали от века, но будут продолжать существовать до самого конца мира. Однако ныне мы знаем, что множество видов уже вымерло и много видов вымирает21 ежегодно - как правило, в результате деятельности человека. 11. поставляю завет Мой с вами, что не будет более истреблена всякая плоть водами потопа, и не будет уже потопа на опустошение земли. 266. Поскольку совершенно очевидно, что люди, вообще говоря, никогда не подчинялись запретам на убийство и употребление в пищу крови, мы можем предположить следующее: начиная с Ноевых времен, бог стал удовлетворяться только лишь наказанием грешника и отказался от мысли насылать кару на «всякую плоть», как было раньше. Более того, бог отверг потоп как средство казни, хотя, видимо, все остальные методы остались в его распоряжении. 267. С научной точки зрения, обещание не насылать потоп имеет под собой все основания, потому что в Ноевы времена на Земле не было - да и поныне нет! - такого количества воды, чтобы обеспечить потоп. Если, однако, в слово «земля» мы будем вкладывать тот же смысл, что и шумеры, то есть долина Двуречья и прилегающие территории, то увидим, что обещание не было сдержано. На протяжении последних четырех тысяч лет здесь происходили бесчисленные наводнения. Некоторые из них унесли больше жизней, чем знаменитый шумерский потоп, который разразился в 2800 (или около того) году до нашей эры. В сущности, каждый год на Земле где-нибудь да происходит наводнение. 12. И сказал (Господь) Бог: вот знамение Завета, который Я поставляю между Мною и между вами и между всякою душею живою, которая с вами, в роды навсегда: 268. Для того чтобы придать соглашению Законную форму, богу нужно скрепить договор доказательством, и он тут же являет его в виде атмосферного явления. 13. Я полагаю радугу Мою в облаке, чтоб она была знамением (вечного) завета между Мною и между землею. 269. Этот стих можно истолковать таким образом, что бог - после того как вернул во вселенную, хотя бы частично, хаос на время потопа - теперь задним Вымирание видов - это обратная сторона эволюции, как естественного отбора.
числом пытается устранить недоделки и создает радугу, которой раньше не было. С другой стороны, легенда о сотворении, изложенная в «Жреческом кодексе», гласит, что вселенная была «завершена», следовательно, можно предположить альтернативную версию: радуга существовала еще до потопа, но сейчас ей преду- готовано новое назначение. Радуга всегда вселяла в сердца людей восхищение и благоговение; ее форма и положение в небе наталкивали на мысль, что она может служить мостом, удобным средством сообщения между небесами и землей. В греческих мифах посланник богов Ирис спускается на землю по радуге. В сущности, «Ирис» и означает «радуга» . В скандинавских сагах радуга также играет роль моста, по которому боги нисходят на землю. Вечером того дня, когда произошла заключительная битва между богами и силами зла, радуга-мост разламывается от громового топота коней, на которых скачут герои Валгаллы. На самом деле из научных опытов мы знаем, что радуга - это спектр, разложение белого цвета (который представляет собой мешанину волн различной длины) на составляющие - от самых коротких волн оптического диапазона, которые мозг воспринимает как фиолетовый цвет, до самых длинных - этот край спектра окрашен для нас в красное. Радугу можно воспроизвести с помощью трехгранных стеклянных призм или иных оптических устройств. После дождя в воздухе остаются крошечные капельки влаги, каждая из которых играет роль миниатюрной призмы. Все вместе они производят эффект радуги, для этого потребны только солнце, воздух и водяные капельки - компоненты, которые, вне всякого сомнения, существовали за миллиарды лет до того, как на Земле появился род человеческий. 14. И будет, когда Я наведу облако на землю, то явится радуга (Моя) в облаке ; 15. и Я вспомню завет Мой, который между Мною и между вами и между всякою душею живою во всякой плоти; и не будет более вода потопом на истребление всякой плоти. 16. И будет радуга (Моя) в облаке, и Я увижу ее, и вспомню завет вечный между Богом (и между землею) и между всякою душею живою во всякой плоти, которая на земле. 17. И сказал Бог Ною: вот знамение Завета, который Я поставил между Мною и между всякою плотью, которая на земле 270. В этом отрывке весьма много повторений. Создается впечатление, что богу очень важно уверить все живое в неколебимости своих намерений: ведь один раз он уже благословил животных (включая и человека), пожелав им плодиться, размножаться и наполнять мир, а затем перечеркнул благословение, наслав всемирный потоп, - поэтому теперь он повторяет одну и ту же мысль несколько раз. 18. Сыновья Ноя, вышедшие из ковчега, были: Сим, Хам и Иафет. Хам же был отец Ханаана. 271. Здесь инициатива рассказа снова переходит к «Яхвисту», и в данном контексте отсылка к Ханаану кажется неуместной и необязательной. Однако библейские авторы интересовались главным образом историей народа из- раилева, а израильтяне жили в земле Ханаанской по праву завоевателей. Библия исповедует теологический подход к истории - то есть считается, что все события происходят по воле бога и, таким образом, основываются на высшей справедливости. Счастливый поворот судьбы - это результат повиновения божественному закону; беды и несчастья - следствие неповиновения. Раз земля Ханаанская была завоевана и раз люди, которые там жили раньше, были порабощены израильтянами, - значит, подразумевается в Библии, это следствие какого-то зло-
деяния, совершенного ханаанитами или кем-либо из их предков. Ханаан, сын Хама и внук Ноя, - это эпонимический предок ханаанитов, и, поскольку впереди будет событие, которое послужит оправданием порабощения ханаанитов , в повествование вводится Ханаан. 19. Сии трое были сыновья Ноевы, и от них населилась вся земля. 272. Выражение «вся земля» столь же наивно понимать здесь в буквальном смысле, как и в рассказе о потопе. Дальнейшие детали ясно дают понять, что библейские авторы описывали только те территории, которые мы сейчас объединяем понятием «Ближний и Средний Восток» , то есть области, им хорошо знакомые. Нет никаких указаний на то, что авторы знали об Америке, Австралии или отдаленных островах или хотя бы о дальних пределах Европы, Азии и Африки. Еще более сузим географию: сомнительно, чтобы и на Ближнем Востоке шумерский потоп сократил численность населения до одной-единственной семьи. Египет, Малая Азия, Крит и прочие области обладали весьма высокой плотностью населения и до и после потопа, причем там не обнаруживается ни малейших следов какого бы то ни было катастрофического стихийного бедствия. 20. Ной начал возделывать землю и насадил виноградник; 273. Обычно считается, что этот стих указывает на Ноя как на первого виноградаря. На самом деле культивирование винограда началось задолго до Ноя, так же как земледелие развилось задолго до Каина (если предположить, что и Ной и Каин действительно жили в те сроки, которые называет Библия). Египетские хроники, датируемые 2400 годом до нашей эры (примерно в это время, по библейской хронологии, и произошел потоп), уже ссылаются на виноградарство как на древнюю и хорошо развитую область приложения рук человеческих. 21. и выпил он вина, и опьянел, и лежал обнаженным в шатре22 своем. 274. Традиционно принято считать, что Ной, не подозревавший о действии вина на организм, вошел во вкус и выпил больше, чем следовало. Очень может быть, что в доисторические времена именно так и был открыт алкогольный эффект вина. 275. Фрукты начинают бродить при определенных условиях. Будучи съедены, эти фрукты производят определенное действие, которое порой воспринималось как очень желанное. Потеря трезвого восприятия окружающей реальности, вполне возможно, истолковывалась как перенос в сверхъестественный, божественный мир. Люди сначала научились отыскивать забродившие фрукты, а потом придумали способы подстегивания процесса брожения; развились религиозные празднества, главным обрядом которых было массовое распитие вина. (Примером может служить культ Диониса у греков.) Иные люди в наши дни добиваются того же с помощью диэтиламида лизергиновой кислоты, более известного как ЛСД. Галлюциногенная природа этого препарата была открыта совершенно случайно - при химических опытах. Новое свойство быстро нашло применение - на ЛСД набросились люди, которые в разрушении собственного мозга находят важный и ценный смысл; сам же процесс потребления наркотика облекся в форму квазирелигиозного ритуала. Возможно, данный стих - все, что осталось от еще более древней легенды, которая повествовала об участии Ноя в шумных дионисийских празднествах; не исключено, что шокированные библейские авторы в значительной степени смягчили Упоминание о шатре, говорит о полукочевом образе жизни.
тон рассказа. 22. И увидел Хам, отец Ханаана, наготу отца своего, и выйдя рассказал двум братьям своим. 276. Снова упоминается Ханаан. Бытует мнение, что главный негодяй во всей этой истории не Хам, а Ханаан. В таком случае трудно понять, почему бы библейским авторам не сказать об этом прямо. В их интересах было сделать Ханаана как можно более отвратительным. 277. Выражение «увидел... наготу отца своего» вполне может быть эвфемизмом, за которым скрывается нечто более постыдное, чем просто созерцание (возможно, случайное) обнаженного отца в пьяном беспамятстве. Не исключено, что Хам, наблюдая за участием отца в дионисийской оргии, присоединился к нему или же, что еще хуже, выступил в роли подстрекателя. 278. Впрочем, неважно, что именно содеял Хам, важно, что он счел это отменным развлечением и даже пригласил Сима и Иафета - видимо, ожидая, что те присоединятся к веселью. Легко понять, что это лишь усилило оскорбление и увеличило состав преступления. 23. Сим же и Иафет взяли одежду и, положив ее на плечи свои, пошли задом и покрыли наготу отца своего; лица их были обращены назад, и они не видали наготы отца своего. 24. Ной проспался от вина своего и узнал, что сделал над ним меньший сын его. 279. Выражение «сделал над ним» можно просто отнести к тому факту, что Хам (или Ханаан), увидев отца в позорном состоянии, посмеялся над ним. Однако есть основания считать, что здесь сокрыто нечто большее - и худшее. В книге Левит выражение «открыть наготу» служит эвфемизмом для полового акта. Там мы читаем: «Никто ни к какой родственнице по плоти не должен приближаться с тем, чтобы открыть наготу. Я Господь. Наготы отца твоего и наготы матери твоей не открывай: она мать твоя, не открывай наготы ее» (Лев. 18:6- 7). Этот и последующие стихи воспрещают кровосмешение. Мог ли Хам (или Ханаан) воспользоваться опьянением Ноя и совершить с ним половой акт? Некоторые исследователи полагают даже, что здесь имела место кастрация. В мифах встречаются случаи кастрации. Наиболее известен греческий миф, где Кронос кастрирует своего отца Урана и захватывает власть над Вселенной. (В сущности, кастрация в мифологическом смысле означает, что правитель больше не может выполнять свои мужские функции, и его можно дисквалифицировать, освободив от занимаемой должности. Помимо прочего, он теперь лишен возможности производить потомство, которое впоследствии могло бы заявить о своих правах на наследство.) Могло ли быть так, что Хам (или Ханаан) попытался кастрировать Ноя, стремясь узурпировать власть над миром (все еще малонаселенным после потопа), но что Сим и Иафет, объединившись, воспрепятствовали этому? Впрочем, все это чисто умозрительные построения, и буквальное прочтение Библии не дает нам оснований приписать Хаму большую вину, чем случайное подглядывание. 280. Имена сыновей Ноя всегда стоят в таком порядке: Сим, Хам, Иафет, посему традиционно считается, что Хам - второй, то есть средний сын. Однако еврейское выражение, стоящее в этом месте, означает «младший сын». Возможно, это ошибка какого-нибудь древнего переписчика, которую все последующие переписчики добросовестно повторяли. Некоторые комментаторы полагают, что «меньший сын» означает «внук» и, таким образом, речь идет о Ханаане. Однако, как мы позднее увидим, у Хама было четыре сына, и Ханаан - младший из
них, так что, вполне возможно, герои всей этой истории - не Ной и Хам, а Хам и Ханаан. Впрочем, бесполезно пытаться разрешить это противоречие, основываясь на свидетельстве одних только библейских стихов. 25. и сказал: проклят Ханаан; раб рабов будет он у братьев своих. 281. Еще одно указание на то, что в изначальной версии легенды участвовал не Хам, а скорее Ханаан. Впрочем, не исключено, что библейские авторы стремились впутать в эту историю Ханаана из далеко идущих целей. Находятся люди, которые считают, что Хам был черным и, таким образом, проклятие служит для того, чтобы оправдать порабощение негров. Даже если признать этот аргумент допустимым, из дальнейшего текста явствует, что Хам не был черным. В следующей главе описываются потомки Хама - это хорошо известные древние народы, которые вовсе не отличались черным цветом кожи. 26. Потом сказал: благословен Господь Бог Симов; Ханаан же будет рабом ему; 27. да распространит Бог Иафета, и да вселится он в шатрах Симовых; Ханаан же будет рабом ему. 282. Никто еще не смог объяснить этот стих или предложить ясное толкование того обстоятельства, что Иафет вселился в шатры Симовы. Вероятно, что-то было опущено или искажено при переписке - в таком случае, бесполезно ломать голову над смыслом этого стиха. 28. И жил Ной после потопа триста пятьдесят лет. 2 9. Всех же дней Ноевых было девятьсот пятьдесят лет, и он умер. 283. Ной - это последний персонаж Библии, о котором говорится, что он прожил более девятисот лет. Всего было семь таких персонажей: Адам, Сиф, Енос, Каинан, Иаред, Мафусал и Ной. Отныне продолжительность жизни будет мало-помалу сокращаться, пока не достигнет нынешней нормы. В этом вопросе «Жреческий кодекс» также весьма осторожен. Ведь Ут-Напиштиму боги все-таки даровали бессмертие после потопа. А вот Ною - нет. Он даже прожил меньше, чем его дед Мафусал. Глава 10. 1. Вот родословие сынов Ноевых: Сима, Хама и Иафета. После потопа родились у них дети. 284. Итак, после потопа бог как бы вторично сотворил землю. После описания этого акта библейские авторы быстро организуют народы, населяющие мир (точнее, ту часть его, которая была им хорошо известна), с тем чтобы в дальнейшем перейти непосредственно к истории израильских племен - центральной теме мировых событий. Три Ноевых сына воплощают представления о трех крупнейших группах народов, известных древним авторам Библии. Считается, что потомки Сима населяют Аравийский полуостров и районы к северу от него, включая долину Тигра и Евфрата. Поскольку в число этих потомков входят и израильские племена, Сим удостоился чести быть старшим сыном Ноя. Языки, на которых говорят потомки Сима, ныне именуются «семитскими» («Сем»- это греко-латинская форма еврейского имени «Шем»; в русской транскрипции- «Сим»). Они включают еврейский, ассирийский, арамейский и арабский языки.
По Библии, потомки Хама обитают главным образом в той части Африки, что соседствует с Азией. Языки народов, изначально населявших эту территорию, получили название «хамитских». Сюда входят коптский, берберский и языки некоторых народов, живущих в северо-восточной Африке, в частности в Эфиопии, - например амхарский. По библейским представлениям, потомки Иафета населили районы к северу и востоку от Двуречья. Иногда «яфетическими» называют некоторые языки кавказского региона. Впрочем, более распространен термин «индоевропейские языки», поскольку география соответствующей языковой семьи очень обширна и охватывает районы от Испании до Индии. Нельзя сказать, что авторы книги Бытие были озабочены лингвистическими проблемами. Современные филологические концепции в полном смысле слова принадлежат современности. Авторы Библии скорее руководствовались представлениями о политических связях и географическом соседстве. Насколько можно судить по лингвистическим исследованиям, за этими политическими связями часто скрывалось историческое родство, но не всегда. 2. Сыны Иафета: Гомер, Магог, Мадай, Иаван, (Елиса,) Фувал, Мешех и Фирас. 285. Этот и последующие стихи взяты из «Жреческого кодекса». Как и в случае с легендой о сотворении, данный материал организован в «Жреческом кодексе» по принципу движения к кульминации. Родословие начинается с Иафета, младшего сына Ноя, затем переходит к Хаму и, наконец, к Симу - предку израильтян. Названия народов и места их обитания рисуют картину мира в том виде, в котором она сложилась к моменту наивысшего могущества Ассирии - к седьмому веку до нашей эры, то есть примерно за столетие до вавилонского плена. Возможно, Иафет был заимствован из греческих мифов, которые приходили к древним евреям через Крит, Кипр и филистимлян. Некоторые исследователи отождествляют Иафета с Япетом - одним из титанов греческой мифологии. И действительно, эти два имени почти полностью идентичны. Как известно из греческих мифов, Япет был отцом Прометея, который в свою очередь создал род человеческий, вылепив людей из глины, то есть, сделал то же самое, что и Яхве в «Яхвисте». Таким образом, греки вполне могли считать Япета прародителем человечества, а древние евреи, не исключено, заимствовали этот персонаж и сделали его прародителем той части человечества, к которой принадлежали греки. 286. Слово «Гомер», вероятно, обозначает народ, который в ассирийской транскрипции назывался «гиммираи», а в латинизированной форме - «киммерийцами» . Когда-то он обитал на северном побережье Черного моря (Крым - часть их исконной территории, это искаженное «Киммерия»), но в седьмом веке до нашей эры его вытеснили северные племена, и киммерийцы вторглись в Малую Азию, где вступили в жаркие бои с ассирийцами. В конечном итоге киммерийцы потерпели поражение, но и Ассирия жестоко пострадала в этих войнах. К тому времени, как своеобразная «табель народов», содержащаяся в десятой главе, отлилась в законченную письменную форму, киммерийцы все еще заметно выделялись на общем фоне, и вполне естественно, что их эпонимический предок Гомер (не путать с великим слепым певцом Гомером, это разные персонажи, и в латинской транскрипции их имена пишутся по-разному: «Gomer» и «Нотег») рассматривался как первенец Иафета. 287. Возможно, «Магог» означает «страна Гога». Гог (греческая форма - Гиг) был царем лидийцев - народа, обитавшего в западной части Малой Азии. Для киммерийских захватчиков Гог был серьезным противником. Кстати, он и погиб в одной из битв с киммерийцами - приблизительно в 652 году до нашей эры. 288. Предположительно, слово «Мадай» относится к мидийцам - народу, который
обитал к востоку от Ассирии и который, в конечном счете, стал одним из последних завоевателей Ассирии. 289. Скорее всего, Иаван - это архаическая форма греческого «Ион»-так звали эпонимического предка ионийских греков. Около 1000 года до нашей эры ионийцы мигрировали на восток и заняли острова Эгейского моря, а также некоторые районы западного побережья Малой Азии. Из всех многочисленных древнегреческих племен они территориально располагались ближе прочих к израильтянам и в ассирийскую эпоху были известны лучше остальных греков. Считалось вполне естественным распространять племенное название «ионийцы» на всех греков вообще. Кстати, само слово «греки» пришло к нам из латыни. Древние римляне взяли название одного безвестного племени, которое они встретили на востоке, и перенесли его на всех греков. Сами греки именовали себя эллинами и возводили свой род к эпонимическому предку, которого звали Эллин, - Ион же был одним из его сыновей. 290. Фувал, возможно, имеет отношение к племени, которое Геродот называл «тибаренои»; это племя обитало в юго-восточном Причерноморье. Как я упоминал ранее, как раз из тех краев был родом Тувалкаин - «кузнец из Тувала». 291. Мешеха можно идентифицировать с народом, который ассирийцы называли «мушки». Их царя звали Мита (по-гречески - Мидас) , и он правил с 721 по 705 год до нашей эры. Таким образом, речь идет, скорее всего, о фригийцах, которые господствовали в Малой Азии до тех пор, пока их не разбили киммерийцы и не вытеснили лидийцы, - царем Фригии и был легендарный Мидас (Советский Энциклопедический Словарь дает такие даты его правления: 738-696 гг. до нашей эры) . 2 92. Слово «Фирас», вероятно, относится к народу, который греки именовали «тирсенои». Предположительно, они бежали из Малой Азии и мигрировали в Италию. Если это так, то Фираса можно соотнести с этрусками. 3. Сыны Гомера: Аскеназ, Рифат и Фогарма. 293. Возможно, Аскеназ идентично слову «Ашгуза», обнаруженному среди ассирийских надписей. В таком случае под ним следует понимать скифов - кочевые племена, которые вторглись в Северное Причерноморье откуда-то из Центральной Азии в конце второго тысячелетия до нашей эры. Именно они вытеснили киммерийцев в Малую Азию. Скифы заняли место киммерийцев в степях Северного Причерноморья, и с этой точки зрения Аскеназ (Скифия) вполне годится на роль старшего сына Гомера (Киммерии). По неясным причинам в более поздние времена евреи стали рассматривать Аске- наза как предка тевтонов. Отсюда евреев, которые говорили на идише (германская группа языков), стали называть «ашкеназим», чтобы отличать их от тех евреев, которые говорили на ладино (язык, близкий к испанскому) и которые получили название «сефардим» (словом «Сефарад» евреи обозначали Испанию). 294. Слово «Рифат» ныне ничего не говорит и ни с чем не ассоциируется. Кое-кто соотносит слово «Фогарма» с народом, который ассирийцам был известен под именем «тилгаримму», - это племя обитало в верховьях Евфрата. 4. Сыны Иавана: Елиса, Фарсис, Киттим и Доданим. 295. «Елиса» сходно со словом «алашийях», обнаруженным в ассирийских документах; оно обозначает Кипр. В ассирийские времена на этом острове уже существовали греческие колонии, к тому же Кипр из всех греко-язычных островов был ближайшим к Ханаану - их разделяли всего триста семьдесят километров. Данное название - и в еврейском, и в ассирийском вариантах - может быть формой слова «Эллада» - термина, которым греки называли всю занимаемую ими территорию.
296. Фарсис, упомянутый в данном стихе, - это, скорее всего, Тарсус, значительный греческий город, располагавшийся на южном побережье Малой Азии примерно в двухстах километрах от Кипра. В ассирийскую эпоху это был уже важный населенный пункт. 297. Киттим, вероятно, соответствует Китиону - городу, располагавшемуся на южном побережье Кипра. Таким образом, Кипр в этом стихе, возможно, упоминается дважды. 298. Широко распространено мнение, что Доданим - это ошибочное написание слова Роданим. Если так, то здесь, возможно, имеется в виду остров Родос, расположенный менее чем в четырехстах километрах к западу от Кипра. С другой стороны, и Доданим, и Роданим могут быть альтернативными транскрипциями слова, которым изначально обозначали Дарданию - область на северо-западе Малой Азии, где до 1200 года до нашей эры стоял город Троя. 5. От сих населились острова народов в землях их, каждый по языку своему, по племенам своим, в народах своих. 299. Выражением «народов в землях их» библейские авторы обозначали все народы, отличные от израильских племен. Таким образом, фразу «от сих населились острова народов в землях их» можно перевести следующим образом: «Потомки их мигрировали и расселились по различным прибрежным областям». Конечно, такое прочтение может означать, что они населили все побережья мира, включая обе Америки и Австралию, но это безусловно не так. Все области, получившие названия по именам эпонимических предков, относятся к Малой Азии, островам, лежащим неподалеку от малоазийских берегов, и Северному Причерноморью. Израильтяне описываемого периода не имели представления о том, что лежало за пределами этого круга. 300. Судя по данному стиху, потомки Иафета говорили на разных языках. Это трудно понять, если учесть, что все перечисленные народы, как описано выше, произошли от одной семьи, а именно Ноевой, которая жила в не столь уж отдаленном прошлом. Объяснение этому в следующей главе. 6. Сыны Хама: Хуш, Мицраим, Фут и Ханаан 301. «Жреческий кодекс» проследил линию Иафета, насколько счел необходимым. Здесь он бросает ее, чтобы больше не возвращаться к этой родословной никогда, и переходит к потомкам Хама. 302. В примечании к тринадцатому стиху второй главы книги Бытие я уже объяснял, что под Кушем могут подразумеваться две страны: Нубия, лежащая к югу от Египта, и Коссеа, расположенная к востоку от Тигра. В данном контексте слово «Хуш» (Куш), несомненно, относится к Нубии. 303. Мицраим - это еврейское слово, обозначающее Египет. Во всех остальных местах Библии, где упоминается эта страна, употребляется слово «Египет», пришедшее из греческого языка. Может показаться странным, что нубийский регион соотнесен со старшим сыном Хама, в то время как Египет - древнейшая и могущественнейшая цивилизация - стоит на втором месте. Однако в то время, когда составлялась «табель народов», Египет был в упадке и с 715 до 656 года до нашей эры находился под пятой Нубии. 304. Обычно считается, что Фут олицетворяет народы, обитавшие к западу от Египта, - те, которых греки звали «ливийцами». 305. Конечно же Ханаан - это та страна, которой позже завладел Израиль. Если мы переведем данный стих на язык современной географии, то получится следующее: «Сыны Хама: Нубия, Египет, Ливия и Ханаан». Получается, что перед на-
ми - область господства Египетской империи в период ее расцвета между 1800 и 1200 годами до нашей эры. В библейские времена языки Нубии, Египта и Ливии были схожими и относились к одной лингвистической семье (хамитской). Однако язык ханаанитов сильно отличался от них: он был родствен еврейскому. Таким образом, ханааниты говорили на языке, который мы сейчас назвали бы семитским, и если бы язык был на самом деле критерием этнического родства, мы должны были бы счесть Ханаана потомком Сима. И, тем не менее, люди, составлявшие «табель народов», считали политическую связь более сильным критерием, чем языковое родство. Помимо всего прочего, они были заинтересованы в том, чтобы ханаанитско-израильские связи не выглядели слишком прочными, иначе им было бы трудно оправдать захват и порабощение евреями Ханаана. 7. Сыны Хуша: Сева, Хавила, Савта, Раама и Савтеха. Сыны Раамы: Шева и Делан. 306. Пять сыновей и два внука Хуша олицетворяют здесь области, которые были расположены - это почти точная интерпретация - в различных частях Аравии. В античные времена были случаи, когда властители аравийского побережья Красного моря господствовали над африканским берегом; бывало и обратное. Судя по всему, этот стих отражает воспоминания о связях между Нубией и Аравией. 8. Хуш родил также Нимрода; сей начал быть силен на земле; 307. С этого места опять вступает «Яхвист». Очевидно, когда составители Библии натыкались на хотя бы мало-мальски колоритные пассажи в «Яхвисте», они тут же прерывали сухой перечень имен, выписываемых из «Жреческого кодекса». 308. Совершенно очевидно, что Нимрод был правителем и завоевателем. 9. он был сильный зверолов пред Господом (Богом), потому и говорится: сильный зверолов, как Нимрод, пред Господом (Богом). 309. «Сильный зверолов пред господом» - это метафорическое выражение, означающее «выдающийся охотник». Действительно, подвиги Нимрода вошли в пословицы. Как мы увидим в следующем стихе, ареной его героических деяний служила долина Двуречья, а что касается охоты, то она была любимой забавой ассирийских монархов. Ассирия славилась своим искусством, и одним из популярнейших объектов изображения был царь, преследующий крупную дичь. В числе первых великих ассирийских завоевателей был Тукулти-Нинурта I, который правил с 1244 по 1208 год до нашей эры. Из Ассирии, расположенной в верхнем течении Тигра, он распространил свою власть до Урарту на севере и Вавилонии на юге. До греков, обитавших на Западе, доходили смутные слухи о завоеваниях Тукулти-Нинурта I в период, предшествовавший Троянской войне. Свидетельство этому - греческие легенды о царе-завоевателе Нине, якобы основателе Ассирийской империи. Нин (Нинус) - это греческая форма второй части имени ассирийского царя. Вполне вероятно, что древние евреи тоже знали о его походах, и для них Тукулти-Нинурта превратился в Нимрода.
10. Царство его вначале составляли: Вавилон, Эрех, Аккад и Халне в земле Сеннаар. 310. Здесь перечислены важнейшие города Нимродского царства. До 1900 года до нашей эры Вавилон представлял собой маленькую, ничем не примечательную деревушку, и только когда племя аморитов, обитавшее в среднем течении Евфрата, захватило ее, Вавилон стал столицей растущей империи. Ко времени правления шестого царя аморитской династии по имени Хаммурапи (1790-1750 годы до нашей эры) Вавилон стал столицей мира и оставался таковым в течение двух тысяч лет. 311. Эрех - это город Урук, расположенный в нижнем течении Евфрата. Упоминания о нем восходят, по меньшей мере, к 3600 году до нашей эры - тогда он был одним из важнейших шумерских городов-государств. Когда-то мифический царь Гильгамеш был правителем этого города. Вскоре после 2300 года до нашей эры власть в городе захватил Лугальзаггиси. Этот царь был первым известным нам властителем крупной империи в районе Двуречья. 312. Аккад в древней транскрипции писался Агаде. Точное местоположение этого города неизвестно. Возможно, он располагался на Евфрате в двухстах километрах выше Урука. Поначалу Аккад находился под властью шумеров, но около 2280 года до нашей эры к власти пришел аккадский царь Саргон Древний. Он расширил влияние своего царства и в 2264 году, победив Лугальзаггиси, основал Аккадскую империю. 313. Местоположение Халне неизвестно. Ныне исследователи сходятся на том, что этот пункт был включен по ошибке и что слово «халне» вовсе не топоним: по-еврейски оно означает «все они». Таким образом, этот стих, возможно, следовало бы читать иначе: «Царство его вначале составляли: Вавилон, Эрех и Аккад, все они в земле Сеннаар». 314. По общему мнению, «земля Сеннаар» - это Шумер, или, в более общем смысле, область Двуречья. 11. Из сей земли вышел Ассур и построил Ниневию, Реховоф-ир, Калах 315. Ныне общепринятой считается точка зрения, что начало данного стиха искажено вследствие случайного пропуска местоимения в еврейском оригинале. Следует читать: «Из сей земли он вышел к Ассуру», где «он» означает Нимрода. Ассур - область, лежащая в верховьях Тигра. Город Ассур, давший имя всему региону, располагался на Тигре примерно в 370 километрах к северу от Вавилона; он был основан примерно в 2700 году до нашей эры. Этот город гораздо больше известен под греческим именем Ассирия. Ассирия была частью Аккадской империи, а позднее - частью Аморитской империи. Когда амориты пали перед наступавшими кассистами (ближневосточный Куш), Ассирия стала независимым государством со столицей в Ассуре. 316. Ниневия была столицей Ассирии в последнее столетие ее существования. До 700 года до нашей эры она не существовала вовсе (в лучшем случае была крохотной деревушкой), и, тем не менее, весь следующий век этот город слыл крупнейшим центром Ассирии, находившейся в зените могущества и господствовавшей над Иудеей. Для евреев этого периода Ниневия представлялась Ассирией в миниатюре: понятно, почему она названа первой. 317. Город Реховоф-ир упоминается только в этом стихе и больше нигде не встречается. Это слово, возможно, искаженное выражение, обозначающее «широкие улицы». Тогда «Ниневию, Реховоф-ир» следует читать в более точном переводе так: «Ниневию, город с широкими улицами». 318. Ассур - это первая столица Ассирии, относящаяся к тому периоду, когда ассирийцы были еще безвестным народом. Царь Салманасар I (отец Тукул-
ти-Нинурта I) построил новую столицу в Калахе, примерно в тридцати километрах к югу от того места, где в дальнейшем поднимется Ниневия. Таким образом, в этом стихе упоминаются три столицы Ассирии: Ассур, Калах и Ниневия. 12. и Ресен между Ниневиею и между Калахом; это город великий. 319. В древних текстах мы не находим ни города с названием Ресен, ни какого бы то ни было топонима с похожим названием. Слово, сходное с «ресеном», употреблялось для обозначения резервуара с водой, и можно предположить, что Библия в данном случае имеет в виду водоем или акведук между двумя главными городами Ассирийской империи в пору ее заката. 320. «Город великий» относится не к Ресену, а либо к Ниневии, либо к Кала- ху; возможно, к обоим городам сразу. Весь кусок с 8 по 12 стих - это очень краткий и сильно искаженный конспект истории Двуречья, охватывающий период примерно в две с половиной тысячи лет. Речь здесь идет о Шумере (Эрех), Аккаде, аморитах (Вавилон) и Ассирии (Ассур, Калах, Ниневия). Перечисление сделано как бы во славу Нимрода: в этом персонаже, возможно, спрессована память о целом ряде захватчиков данной области - Гильгамеше, Лугальзаггиси, Саргоне, Салманасаре, Тукулти-Нинурта. 13. От Мицраима произошли Лудим, Анамим, Легавим, Нафтухим, 321. Предположительно, эти имена собственные связаны с какими-то обитателями Египта (Мицраим) или районами, соседствующими с Египтом, однако что это или кто, установить уже невозможно. 14. Патрусим, Каслухим, откуда вышли Филистимляне, и Кафторим. 322. Слова «Патрусим», «Каслухим», так же как и «Лудим», «Анамим», «Легавим» и «Нафтухим» из предыдущего стиха, имеют суффикс «им», указывающий в еврейском языке на множественное число. Это не имена конкретных людей или эпонимических предков, а названия племен, обитавших на территории Египта. 323. Здесь сообщается, что «Каслухим» были предками филистимлян. Этот народ в более позднюю эпоху стал контролировать побережье Ханаана и выступил серьезным соперником Израиля - особенно во времена, к которым относится действие Книги Судей израилевых и правление царя Саула - основателя Израильско-Иудейского царства. Филистимляне в данном стихе названы среди потомков Хама и отнесены к Египту. В действительности дело обстояло следующим образом. В XIII веке до нашей эры, в последние годы распада Египетской империи на средиземноморское побережье Египта обрушились орды пришельцев. Египтяне прозвали их «народами моря» и отразили нападение - на это ушли последние силы империи. «Народы моря», так сказать, рикошетом отразившись от Египта, осели на побережье Ханаана (уже как филистимляне) в тот самый период, когда израильские племена вторгались в Ханаан с востока. Израильтяне, отметившие, что «народы моря» пришли из Египта, причислили пришельцев к потомкам Мицраима. Обычно считается, что филистимляне, по крайней мере, частично, были греческого происхождения, таким образом, их более приличествует причислять к потомкам Иафета, нежели Хама. (Подобным же образом и Нимрод, коль скоро он относился - во всяком случае, географически - к ближневосточному Кушу, а не к нубийскому, должен считаться потомком Сима, а не Хама.) 324. Хотя в данном стихе говорится, что филистимляне, произойдя от Мицраима, «вышли» из «Каслухим», тем не менее, в дальнейшем в Библии находим, что «вышли» они все-таки из «Кафторим». О происхождении филистимлян говорится в
Книге пророка Иеремии: «...Господь разорит Филистимлян, остаток острова Кафто- ра» (47:4) и в Книге пророка Амоса: «Не я ли вывел Израиля из земли Египетской и Филистимлян - из Кафтора» (9:7). Беда в том, что мы не знаем, где находился Кафтор. Предполагалось, что это Кипр, либо Крит, либо южное побережье Малой Азии. Может быть, все эти области поставляли свои контингенты для «народов моря», но какой конкретно народ имелся в виду авторами Библии, сказать трудно. (Эта глава своей неразберихой обязана больше «Яхвисту», цветистому и сказочному, чем трезвому «Жреческому кодексу».) 15. От Ханаана родились: Сидон, первенец его, Хет, 325. Здесь Ханаан изображен отцом различных ханаанитских племен. Поскольку все они до одного были известны израильтянам, далее следует довольно подробный список. Сидон - это город на побережье Средиземного моря, приблизительно в двухстах километрах к северу от Иерусалима. Ныне это территория Ливана, греки называли ее Финикией. Поскольку финикийцы никогда не подпадали под власть израильтян, и поскольку Сидон был самым сильным из финикийских городов в эпоху Израильского царства, именно Сидон назван первенцем Ханаана. 326. Хет - это эпонимический предок хеттов: в Библии они чаще так и называются - «сыны Хета». Поскольку они всегда упоминаются в числе ханаанитских племен, может создаться впечатление, что это был незначительный народ. Однако древние египетские и вавилонские источники отзываются о хеттах как о могущественном народе, обитающем к северу от Ханаана. Действительно, Хеттское царство, которое господствовало в восточной части Малой Азии, было достаточно сильным: оно на равных соперничало с Египтом и выступало не только защитником своей собственной территории. Впрочем, Хеттская империя со временем пришла в упадок и угасла, и к тому времени, когда израильтяне завоевали Ханаан, от нее остались лишь небольшие островки. В ту пору о хеттах вполне могло сложиться впечатление как о незначительном народе, их былое величие прошло мимо библейских авторов. 16. Иевусей, Аморрей, Гергесей, 327. О дальнейших потомках Ханаана лучше сразу говорить не как о людях, а как о племенах. Главным достоянием племени иевуситов был город, который царь Давид в более поздние времена завоевал, укрепил и сделал своей столицей, - Иерусалим. 328. Амориты - это могущественное племя, которое правило Двуречьем в период с 1700 по 1500 год до нашей эры. Однако ко времени захвата израильтянами Ханаана от аморитов, как и от хеттов, остались одни воспоминания. Подобно хеттам, амориты появляются в Библии как незначительное племя, о былом величии которого даже не упоминается. 329. О гергеситах нам ничего не известно. 17. Евей, Аркей, Синей, 330. Под евитами (в латинизированной форме - «хивитами») вполне могут подразумеваться хурриты - племена, которые обитали в верхнем течении Тигра и Евфрата и создали там государство Митанни. Это государство процветало с 1475 по 1275 год до нашей эры, а затем было завоевано хеттами. Однако в скором времени и Хеттское царство, и Митанни пали, поглощенные первой волной ассирийских завоевателей. И снова израильтяне впоследствии нашли только жалкие остатки
хурритов и составили себе о них впечатление как о незначительном племени. 331. Аркиты - это жители финикийского города Арки. 332. Синиты, скорее всего, обитатели Сианны - населенного пункта, располагавшегося близ Арки. 18. Арвадей, Цемарей и Химафей. Впоследствии племена Ханаанские рассеялись, 333. Арвадиты - обитатели финикийского города-государства Арвада. 334. Цемариты - жители Симарры, еще одного местечка близ Арки. 335. Химафиты - обитатели сирийского города Хамата. 19. и были пределы Хананеев от Сидона к Герару до Газы, отсюда к Содому, Гоморре, Адме и Цевоиму до Наши. 336. Авторы Библии, подробно описав племенной состав Ханаана, теперь заинтересованы в том, чтобы определить границы этой области («пределы Хананеев»), поскольку она была местом обитания израильских племен. 337. Герар лежал на юге Ханаана, примерно в 240 километрах к югу от Сидона и в тридцати километрах от берега моря. 338. Газа лежала на таком же расстоянии к югу от Сидона, как и Герар, но располагалась на побережье. Другими словами, судя по данному здесь описанию, протяженность Ханаана с севера на юг - всего 240 километров. Это немного по современным меркам, но вполне достаточно для эпохи, когда люди в основном передвигались пешком. 339. Итак, протяженность Ханаана в направлении север-юг определена. Далее следует определить протяженность в направлении запад-восток. Содом, Гоморра, Адма и Цевоим располагались в юго-восточной части Ханаана. Точное местоположение их неизвестно, потому что эти пункты в давние времена исчезли с лица земли в результате какого-то бедствия (оно описано в девятнадцатой главе книги Бытие). Предположительно, указанные города существовали в районе Мертвого моря. Некоторые исследователи считают, что именно воды Мертвого моря, продвинувшегося на юг, их и поглотили, и случилось это в результате наводнения, вызванного землетрясением или извержением вулкана. Крупный природный катаклизм вполне мог навеять библейскую легенду о разрушении городов. Если мы допустим, что Содом располагался где-то к югу от Мертвого моря, тогда широтная протяженность Ханаана от Газы до Содома составит примерно сто километров. 340. Наша упоминается в Библии только в этом месте, и местоположение ее неизвестно. Возможно, однако, что имеется в виду город Наши, позднее получивший имя Дан, - он располагался примерно в сорока трех километрах к юго-востоку от Сидона. Если это так, то Ханаан, судя по данному описанию, представлял собой территорию прямоугольных очертаний на юго-восточном побережье Средиземного моря, площадь которой составляла приблизительно двадцать пять тысяч квадратных километров . 20. Это сыны Хамовы, по племенам их, по языкам их, в землях их, в народах их. 21. Были дети и у Сима, отца всех сынов Еверовых, старшего брата Иафетова. 341. С родословными Иафета и Хама покончено, и теперь «табель народов» принимается за Сима. 342. Сим здесь изображен как предок Евера, эпонимического родоначальника
всех евреев, в том числе и израильтян. 343. Особо подчеркивается, что Сим был старшим братом. 22. Сыны Сима: Елам, Ассур, Арфаксад, Луд, Арам (и Каинан) 344. Елам (Элам) - это древнее государство, располагавшееся у северной оконечности Персидского залива, к востоку от Тигра. Оно известно с шумерских времен. В течение всей ассирийской эпохи успешно соперничало со всеми претендентами на господство в Двуречье. 345. Ассур - это, разумеется, Ассирия. В данном месте «Жреческий кодекс» изображает эпонимического предка ассирийцев потомком Сима. С лингвистической точки зрения это более точно, чем ассоциировать его с Нимродом, которого «Яхвист» - одиннадцатью стихами ранее - изображал потомком Хама. 34 6. Неясно, что обозначает имя Арфаксад. Это единственное имя в данном стихе, которое не отождествляется с конкретным народом, и единственный из пяти сыновей Сима, который является прямым предком израильтян. (Начиная с Сифа, это первый случай, когда предок израильтян представлен не старшим сыном в семье . Арфаксад - третий сын.) 347. Луд обычно ассоциируют с Лидией, но Лидия, как уже говорилось двадцать стихов назад, отождествляется с Магогом, к тому же правильнее предположить, что лидийцы должны вести свой род от Иафета, а не от Сима. Но кого тогда олицетворяет Луд? Это загадка... 348. Арам - это эпонимический предок арамейцев, которые пришли с севера Аравийского полуострова примерно в 1100 году до нашей эры. Набеги этого племени на время ослабили Ассирию, уже испытавшую взлет при Тукулти-Нинурта I. В конечном итоге арамеи осели к северу от Ханаана, образовав там государство. Ныне оно хорошо известно под греческим именем «Сирия». 23. Сыны Арама: Уц, Хул, Гефер и Маш. 34 9. Четыре сына Арама олицетворяют, вероятно, четыре арамейских рода, области или города, но что в точности означает каждый из них, пока еще никто не смог убедительно показать. 24. Арфаксад родил (Каинана, Каинан родил) Салу, Сала родил Евера. 350. В этом стихе запечатлена родословная израильских племен. 25. У Евера родились два сына; имя одному: Фалек, потому что во дни его земля разделена; имя брату его: Иоктан. 351. Имя Фалек (в латинской транскрипции - «Пелег») сходно с еврейским словом «палаг», означающим «разделять», и данное здесь объяснение имени, скорее всего, вклад народной этимологии, не прибавивший стиху ясности. Впрочем, возможно, здесь заложен намек на легенду, которая будет изложена в следующей главе. 352. Именно Фалек, а не Иоктан считается прямым родоначальником израильтян. Поэтому потомки Иоктана перечислены в последующих стихах, с тем, чтобы больше к ним не возвращаться. 2 6. Иоктан родил Алмодада, Шалефа, Хацармавефа, Иераха, 27. Гадорама, Узала, Диклу, 28. Овала, Авимаила, Шеву, 2 9. Офира, Хавилу и Иовава. Все эти сыновья Иоктана.
353. Перечисленные тринадцать сыновей Иоктана олицетворяют, по-видимому, тринадцать связанных друг с другом племен или, во всяком случае, группировку из тринадцати племен, объединенных языковым и культурным родством. Бытует мнение, что имена сыновей Иоктана воплощают названия племен, обитавших в Южной Аравии. 30. Поселения их были от Мети до Сефара, горы восточной. 354. Ни Меша, ни Сефар больше нигде в Библии не упоминаются. Местоположение их неизвестно. 31. Это сыновья Симовы по племенам их, по языкам их, в землях их, по народам их. 32. Вот племена сынов Ноевых, по родословию их, в народах их. От них распространились народы на земле после потопа. Глава 11. 1. На всей земле был один язык и одно наречие. 355. Если довериться авторам Библии, то сразу после потопа «все человечество» представляла лишь семья Ноя, и члены ее, как и их ближайшие потомки, говорили на одном языке. Однако наука говорит обратное. В XXIV веке до новой эры (им по традиции датируют библейский потоп) существовало уже великое множество языков, хорошо известных даже на ограниченной территории, где располагался очаг ближневосточной цивилизации. Шумерский, аккадский, египетский языки весьма отличались друг от друга, не говоря о добрых сотнях, если не тысячах непонятных жителям этого района наречий, принадлежащих народам, жившим за его пределами. У нас отсутствуют достоверные сведения, когда человечество разделилось по языковому признаку. Неизвестно, в частности, когда вообще у людей развилась способность к устной речи, и как были сделаны первые шаги на пути построения формального языка. Скорее всего, мы никогда этого не узнаем. Но с большой степенью уверенности можно предположить, что еще до возникновения первых очагов цивилизации количество языков на Земле исчислялось тысячами. 2. Двинувшись с востока, они нашли в земле Сеннаар равнину и поселились там. 356. Выражение «с Востока» как будто намекает на то, что шумеры пришли в Двуречье с восточной стороны. Вполне может быть и так; в этом случае они ранее населяли горные районы вдоль северо-восточного побережья реки Тигр. Однако если принять библейскую версию, что ковчег застрял где-то в районе Арарата, то получается, что потомки Ноя должны были начать колонизацию территории будущего Шумера с северо-запада. В тексте, который мы разбираем, опять не найти на сей счет ничего определенного. Фраза «с Востока...» в тексте Библии короля Якова (так же как и в православной) могла появиться просто в результате ошибки переводчика. Пересмотренный стандартный текст Библии дает иной вариант: «и когда происходило переселение народов на востоке...». Для библейских авторов «востоком» были любые земли, лежавшие восточнее Ханаана, поэтому путаная географическая ссылка могла означать просто, что переселялись оттуда - из земли Ханаанской - куда-то дальше, на восток, где, в частности, располагался и Древний Шумер. Эти уточ-
нения могли быть в дальнейшем опущены, отсюда и недоразумение. 357. Это название встретилось нам и в предыдущей главе, где речь шла о Ним- роде. Поэтому принято считать, что впечатляющее событие, к рассказу о котором вплотную подошли авторы Библии, - строительство Вавилонской башни, свершилось во времена Нимрода. (Кстати, он в некотором смысле был действительно движущей силой гигантского предприятия, о котором пойдет речь.) Однако ничего конкретного Библия снова не сообщает. 3. И сказали друг другу: наделаем кирпичей и обожжем огнем. И стали у них кирпичи вместо камней, а земляная смола вместо извести. 358. В доисторические времена сырой глиной обмазывали плетеные корзины. Высушенная на солнце глина делала их столь прочными и водонепроницаемыми, что в этих корзинах можно было переносить различные жидкости. Случайное соседство с огнем костра делало «штукатурку» еще более твердой. Так, скорее всего, в результате случайного открытия (закаливание глины на огне делает ее твердой, как камень) человек пришел к изготовлению кирпичей и керамики. Наиболее ранние образцы предметов из закаленной глины обнаружены как раз в районе, где некогда располагалась шумерская цивилизация. Они датируются примерно 6500 годом до новой эры. То есть человечество освоило этот процесс за четыре тысячелетия до легендарного потопа. 359. Еврейскому слову, переведенному как «земляная смола» (в оригинале «ил», «липкая слизь»), в Пересмотренном стандартном тексте Библии найдено более правильное значение: битум (встречается и другой вариант перевода: «древесная смола»). Слово «битум» происходит от латинского bitumen - «горная смола». Это мягкое , липкое, водонерастворимое вещество черного цвета. По природе своей это смесь углеводорода с различными добавками, по химическому составу битум близок к нефти. Говоря просто, это и есть нефть, из которой удалены все наиболее легко испаряющиеся фракции. Как мы знаем сегодня, Ближний Восток чрезвычайно богат подземными залежами нефти. Какая-то часть ее просачивается к поверхности земли и частично испаряется; то, что остается, - это и есть битум. Его использовали не только как вещество с хорошими водонепроницаемыми свойствами, но также и в качестве известки, позволявшей склеивать кирпичи и строить крепкие стены. 4. И сказали они: построим себе город и башню, высотою до небес, и сделаем себе имя, прежде нежели рассеемся по лицу всей земли. 360. Города служили, прежде всего, надежной защитой от набегов кочевников; а крепости не обойтись без высоких башен, выполнявших функции «системы раннего оповещения». Кроме этого, при штурме города укрепленные башни превращались в цитадель, последний рубеж его защитников, убежище для гражданского населения . 361. Башни обычно служили и местом свершения культовых обрядов. Так как в описываемые времена чаще всего поклонялись богам солнца или неба, то церемонии старались перенести поближе к небу. Молящимся предоставлялся больший шанс быть услышанными, а дымам и запахам от жертвенного костра - достичь тех, для кого сжигались ритуальные яства. Для областей, расположенных в холмистой местности, алтари всего естественнее было воздвигать на вершинах холмов. Возможно, шумеры так и поступали - до того, как переселиться в плоское, как блин, Двуречье. На новом месте возникла необходимость построить искусственный «холм», чтобы не портить отношений с капризными богами. Так могла возникнуть идея башни столь высокой, что она
упиралась бы в небо. 362. Провал строительства означал бы военное поражение (если башня предназначалась для военных целей) или гнев богов (если ее строили в ритуальных целях) . «Сделать себе имя» - значит прослыть в памяти современников и потомков воинами-победителями; в случае неудачи предприятия строителей башни ждала судьба изгнанников, лишенных родины и рассеянных по земле. 5. И сошел Господь посмотреть город и башню, которые строили сыны человеческие . 363. Еще один отголосок примитивных легенд, из которых состоит «Яхвист»: в них бог как бы не вполне всемогущ. Ему приходится спускаться на землю собственной персоной, чтобы осмотреть строительство... 6. И сказал Господь: вот, один народ, и один у всех язык; и вот что начали они делать, и не отстанут они от того, что задумали делать; 364. Бог не просто озадачен - он испуган единством человечества! Текст Библии ясно указывает на то, что всемогущий разгневан. Люди собираются построить нечто, достигающее небес (если принимать данный оборот буквально, а не как метафору), и в тональности стиха отчетливо слышен страх: как бы люди не посягнули на небеса и не завоевали их! С целью предотвратить столь нежелательный ход событий бог спешно принимает контрмеры. Можно, правда, интерпретировать разбираемый фрагмент и в прямо противоположном смысле. Господь полон желания предотвратить неразумное предприятие во имя людей же: у них просто недостает сил осуществить задуманное, зачем же попусту тратить время и средства... Не сомневаюсь, сегодня многие комментаторы Библии, да и читатели предпочли бы именно так понимать этот стих. Но это слишком тонкая интерпретация. Если понимать священный текст буквально, то образ всевышнего, надо прямо сказать, предстает с его страниц несолидным... 7. сойдем же и смешаем там язык их, так чтобы один не понимал речи другого. 365. Это слово «сойдем», по-видимому, еще один рецидив раннего политеистического взгляда на вещи. По какой-то причине редакторы Библии его не исправили (не смогли?). 366. Введя смешение языков, из-за которого отныне всяк народ говорит на своем собственном языке, бог во всех смыслах разъединяет людей. Мир как бы заново погружается в хаос - на сей раз, в хаос духовный, подобно тому «материальному» (потоп), в который он уже погрузился незадолго до того. 8. И рассеял их Господь оттуда по всей земле; и они перестали строить город (и башню) . 367. Не только город, но - что важнее - башню. Известно, что шумеры строили башни для отправления религиозных обрядов. Эти башни назывались зиккуратами (шумерское слово, означающее «верхушка, вершина») . Одну из них начали было возводить по указанию какого-то царя, но социальные катаклизмы, последовавшие за вторжением войск аккадского царя Саргона Древнего, заставили отложить строительство. Недостроенный зиккурат стоял так в течение веков, постепенно приобретая славу ту же, что позднее - Пизанская башня или «Неоконченная симфония» Шуберта... Может быть, это сооружение и послужило прототипом для легендарной Вавилонской башни, также незаконченной?
9. Посему дано ему имя: Вавилон, ибо там смешал Господь язык всей земли, и оттуда рассеял их Господь по всей земле. 368. Согласно теории, развиваемой многими библеистами, имя Вавилон (Babel по-английски) произошло от еврейского «балал», что означает «смешать, спутать». В этом объяснении есть что-то от «народной этимологии», в данном случае приводящей к решению абсолютно неверному. «Вавилон» - это просто еврейское произношение местного «Бабилу», что значит «Врата бога». Действительно, в Вавилоне находился некий недостроенный зиккурат. Трудно однозначно установить, он ли послужил основой для библейской легенды (воздвигнут он был очень давно). Но, скорее всего, именно он побудил авторов «Яхвиста» поместить легендарную башню сюда, в Вавилон, откуда и пошло хорошо известное название. Собственное же название вавилонского зиккурата было Этеменанки («Дом, где сходятся небеса с землею»). Закончил его строительство (или, возможно, просто перестраивал) в VI веке до новой эры царь Навуходоносор, правивший Вавилоном в период его величайшего расцвета. Это был высочайший зиккурат из всех, какие видел мир. Он состоял из семи последовательных платформ (по числу планет); самая нижняя была площадью около 900 квадратных метров, а все сооружение достигало в высоту почти 100 метров. Постройку его можно было рассматривать как выдающийся подвиг, и этот памятник долгое время оставался непревзойденным образцом архитектурного искусства Юго-Западной Азии. Интересно другое. Большинство читателей, очевидно, слышали о недостроенной Вавилонской башне, однако мало кто знает о том, что ее реальный прототип был завершен. 10. Вот родословие Сима: Сим был ста лет и родил Арфаксада, чрез два года после потопа; 369. Читателю уже не нужно напоминать, что перед нами опять текст «Жреческого кодекса». Его авторы излагают историю Сима - родоначальника колена из- раилева. 370. Ною было пятьсот лет, когда у него родились сыновья, и Сим был первенцем. Потоп случился в то время, когда Ной только справил свое шестисотлетие, следовательно, Симу в тот момент было что-то около ста лет. Иными словами, вся генеалогия начинается в точности с потопа. 371. Потоп, согласно «Жреческому кодексу», длился ровно год, поэтому к моменту рождения Арфаксада Симу исполнилось 103 года. 11. по рождении Арфаксада Сим жил пятьсот лет и родил сынов и дочерей (и умер). 372. Другими словами, Сим умер в возрасте 603 лет. Его жизнь длилась почти две трети срока, отпущенного его отцу, Ною. И с тех пор жизни каждого последующего поколения будут все короче и короче... 12. Арфаксад жил тридцать пять (135) лет и родил (Каинана. По рождении Каи- нана Арфаксад жил триста тридцать лет и родил сынов и дочерей и умер. Каинан жил сто тридцать лет, и родил) Салу. 13. По рождении Салы Арфаксад (Каинан) жил четыреста три (330) года и родил сынов и дочерей (и умер). 14. Сала жил тридцать (130) лет и родил Евера. 15. По рождении Евера Сала жил четыреста три (330) года и родил сынов и дочерей (и умер) .
16. Евер жил тридцать четыре (134) года и родил Фалека. 373. Если мы проделаем нехитрый арифметический подсчет, используя данные о «послепотопных» патриархах, то обнаружим, что Фалек родился спустя 102 года после потопа и 1758 лет - после акта сотворения мира, иначе говоря, в 224 6 году до новой эры. Ной еще был жив; он, напомню, пережил потоп на 350 лет. 17. По рождении Фалека Евер жил четыреста тридцать (370) лет и родил сынов и дочерей (и умер). 18. Фалек жил тридцать (130) лет и родил Рагава. 19. По рождении Рагава Фалек жил двести девять лет и родил сынов и дочерей (и умер). 374. Фалек умер в возрасте 239 лет, в 2007 году до новой эры. Ной все еще был жив; он умрет в возрасте 941 года, в 1998 году, на 10 лет пережив Фалека. Чуть раньше библейские авторы сообщили, что во дни Фалека земля была разделена (Быт. 10:25), и это замечание скорее всего относится к истории со строительством Вавилонской башни. Тогда наша арифметика приведет нас вот к какому важному результату: Вавилонская башня строилась между 2247 и 2008 годами до новой эры, то есть когда еще существовала цивилизация Древнего Шумера. Оценка, вполне приемлемая с точки зрения наших сегодняшних исторических данных (я имею в виду время строительства башни, но никак не эпоху разделения языков). 20. Рагав жил тридцать два (132) года и родил Серуха. 21. По рождении Серуха Рагав жил двести семь лет и родил сынов и дочерей (и умер). 22. Серух жил тридцать (130) лет и родил Нахора. 23. По рождении Нахора Серух жил двести лет и родил сынов и дочерей (и умер). 24. Нахор жил двадцать девять (79) лет и родил Фарру. 25. По рождении Фарры Нахор жил сто девятнадцать (129) лет и родил сынов и дочерей (и умер). 2 6. Фарра жил семьдесят лет и родил Аврама, Нахора и Арана. 375. Аврам, позднее называвшийся Авраамом, был прямым предком израильтян и некоторых родственных им народов. Еще раз углубимся в «цифирь» и легко получим дату рождения Аврама: 2055 год до новой эры. Еще был жив Ной (он умрет, когда Авраму исполнится 57 лет) и Сим - этот, наоборот, переживет Аврама на 35 лет... Можно себе представить, с какой горечью и тоской Ной и Сим наблюдали, как жизни их прямых потомков становились поколение от поколения все короче. 376. Нахор упомянут здесь потому, что его дочь выйдет замуж за сына Аврама, а внучка Нахора - За Аврамова внука. Таким образом, и он, Нахор, является членом прямой ветви родоначальника народа израилева. Имя его выделяется и по другой причине. Дело в том, что большинство имен собственных, упоминаемых в Библии, «уникально»: лишь в считанных случаях два различных персонажа носят одно и то же имя. Нахор - исключение, ибо о каких-то его особых «достоинствах» (позволявших претендовать на имя уже жившего до него персонажа, в данном случае - дедушки) авторы Библии нам не сообщили. 377. Аран еще встретится читателю Библии в связи с историей Аврама, поэтому Аран назван здесь по имени.
27. Вот родословие Фарры: Фарра родил Аврама, Нахора и Арана. Аран родил Лота. 378. С племянником Аврама Лотом также связана целая история, о которой будет рассказано на страницах книги Бытие. От Лота пойдут другие народы - моа- виты и аммониты, соседи и заклятые враги израильтян. 28. И умер Аран при Фарре, отце своем, в земле рождения своего, в Уре Халдейском . 379. Мой комментарий близится к концу, и напоследок эстафета повествования снова переходит к «Яхвисту». Город Ур был основан в Шумере не позже 3500 года до новой эры. Местоположение его достаточно точно известно: правый берег Евфрата, примерно в 220 километрах юго-восточнее Вавилона, где в то время проходила береговая линия Персидского залива. Ур утратил свое могущество после набегов Лугальзаггиси и победившего его позднее Саргона Древнего. Но после того как ушли захватчики, во время так называемой «третьей династии» (между 2050 и 1950 годами до новой эры), наступила новая эра процветания Ура. Рождение Аврама пришлось как раз на начальные годы этого периода. 380. Зато к тем временам, когда Библия была записана, об Уре мало кто помнил - запущенная, заброшенная деревенька... Поэтому она и названа «Ур Халдейский» , что первым читателям Библии требовалось пояснение, где вообще искать это богом забытое место. Халдеи - арабское племя, захватившее в 1150 году до новой эры территорию, на которой некогда стояла шумерская цивилизация. Ур, каким знавал его Аврам, достиг вершин своего могущества за семь столетий до того, как в эти земли вторглись халдеи. Но для читателей Библии - в то время, когда они впервые смогли действительно прочитать книги Ветхого завета, - земля, на которой был расположен Ур, осталась в сознании как «халдейская территория». 29. Аврам и Нахор взяли себе жен; имя жены Аврамовой: Сара; имя жены Нахо- ровой: Милка, дочь Арана, отца Милки и отца Иски. 30. И Сара была неплодна и бездетна. 31. И взял Фарра Аврама, сына своего, и Лота, сына Аранова, внука своего, и Сару, невестку свою, жену Аврама, сына своего, и вышел с ними из Ура Халдейского, чтобы идти в землю Ханаанскую; но, дойдя до Харрана, они остановились там. 381. Обычный торговый путь из Ура в Ханаан проходил по своеобразной дуге, захватывающей плодородные земли и окаймляющей безлюдную Аравийскую пустыню («Полумесяц изобилия»). Путешественники и караваны должны были идти сначала на северо-запад, а затем поворачивать на юго-запад. Харран (или Шарран; греки называли его Каррха) был важным городом на северной оконечности «полумесяца». Он был расположен на восточном берегу реки Балих, несущей свои воды на юг и впадающей в Евфрат в 96 километрах ниже. Сейчас это юго-восточная часть территории Турции, севернее ее границы с Сирией. 32. И было дней жизни Фарры (в Харранской земле) двести пять лет, и умер Фарра в Харране. 382. Фарра - последний из библейских персонажей, о ком сказано, что он прожил более 200 лет. Можно высчитать, что он умер в 1921 году до новой эры, ко-
гда Авраму исполнилось 135 лет. Сим и Арфаксад в то время еще были живы. Этим сообщением о смерти Фарры заканчивается библейский курс истории сотворения мира и первых шагов человеческой цивилизации.
Юмор ПРОЕКТ GENESIS ПРЕЛЮДИЯ Вначале не было ничего, только полная симметрия, и свободная калибровка летала над водами. Потом отделил Бог целый спин от полуцелого, и повелел целому спину подчиняться статистике Бозе, а полуцелому статистике Ферми. И увидел он, что это хорошо. И отделил Бог гравитацию, и поставил её константу взаимодействия ниже других констант, и повелел ей пресмыкаться на микроуровне, но сказал, что возвеличит её надо всеми, и будет она повелевать космологией, ибо всё будет подчиняться ей. И уползла гравитация на микроуровне на своё место, и поныне там пребывает.
И отделил Бог сильное взаимодействие от электрослабого, а кварки от лепто- нов, и повелел кваркам сильно и электрослабо взаимодействовать, а лептонам только электрослабо. И увидел он, что это хорошо. И нарушил Бог симметрию электрослабого взаимодействия до слабого и электромагнитного, и обрели векторные бозоны массу, фотон же не обрёл. И стали векторные бозоны подобны фермионам, и возгордились, но не было у них закона сохранения числа частиц, ибо были они бозонами, и потому стало слабое взаимодействие короткодействующим. И был вечер, и было утро: эра электрослабого фазового перехода. Глюоны же обладали цветом, и были в том подобны кваркам, и взаимодействовали меж собой сильно, и порождали другие глюоны. И увидел Бог, что сильное взаимодействие асимптотически свободно, на больших же расстояниях линейно, аки в струнной модели. И повелел Бог собраться кваркам по трое, и по одному и антиодному, и с глюонами в иные комбинации, по цвету синглетные, и затворил их там конфайн- ментом. И нарёк Бог кварки по трое барионами, а по одному и антиодному мезонами , и увидел он, что это хорошо. И был вечер, и было утро: эра конфайнмента. Мезоны состояли из кварка и антикварка, и не имели барионного числа, и распадались до излучения, а барионы же антикварков не содержали, и распадались только до нуклонов, а дальше не могли. И было барионов больше, чем антибарио- нов, и потому оставались нуклоны не аннигилировавшие. И сочетались нуклоны за счёт сложного обменного взаимодействия, производного от сильного, и соединялись по двое, по трое, по четыре. По четыре же, в альфа-частицы, им было лучше всего соединяться. И увидел Бог, что в альфа-частицы соединилась четверть всех нуклонов по массе, остальные же остались свободными, а остальные элементы в следовых количествах. И посему достаточно было в межзвёздном газе топлива для ядерных реакций и зажигания звёзд. И увидел он, что это хорошо. И был вечер, и было утро: эра первичного нуклеосинтеза. ИЗ КОРПОРАТИВНОЙ ПЕРЕПИСКИ1 Генеральному директору Иегове от начальника маркетингового отдела Гавриила Исследования, проведенные нашим отделом в рамках проекта Genesis, показали, что наилучшие перспективы на рынке имеют системы следующей конфигурации: Планета: 1 шт. Радиус: 3000 км Сила тяжести: 0.5д 1 Юрий Нестеренко
Соотношение суша/вода: 1:1 Температура: +24 Атмосфера: кислород Моря: пресн. вода Реки: молоко, мед Фауна: травоядная Периферия: светила 2 шт. (дн./ночн.), скорость: 0.0007 RPM (1 об/сут) Направить в отдел стратегического планирования для подготовки ТЗ Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела стратегического планирования Михаила В целях снижения себестоимости системы предлагаю запитать оба светила от одного источника энергии, а кислород заменить азотом. Хотя бы 50% кислорода надо оставить, а то пользователь задохнется /нач. отд. тестирования и техподдержки/ Рафаил Хватит и 25% Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела системотехники Люцифера В ходе работ по проекту Genesis (стадия "Да будет свет") выявлены следующие трудности: у нас отсутствует компактный источник бесперебойного свечения с распределителем на два светила. Предлагаю воспользоваться стандартным источником типа "красный карлик", а в качестве ночного светила применить зеркало. Лучше "желтый карлик". По себестоимости зто не намного больше, а смотрится куда более внушительно /нач. маркет. отдела/ Гавриил Зто же серверный источник. Зачем он нужен пользователю одиночной планеты? Люцифер Что пользователю нужно, а что нет, ему объяснит отдел рекламы Гавриил
Люцифер, занимайтесь вопросами вашей компетенции. Утверждаю "желтый карлик" Иегова Кстати, при той яркости, что дает желтый карлик, можно вместо зеркала поставить обычный планетоид. Михаил Согласен Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела системотехники Люцифера После внесения изменений в ТЗ возникли следующие трудности: масса источника бесперебойного свечения намного превосходит массу планеты, вследствие чего источник отказывается вращаться вокруг планеты. Вместо этого планета вращается вокруг источника. Кроме того, из-за мощности источника наблюдается устойчивое превышение температуры над указанным в ТЗ (примерно на 2 порядка). Если увеличить расстояние до источника, существенно возрастут габариты системы. Габариты - зто даже престижно, а вот вращение планеты вокруг периферийного устройства может вызвать у пользователя ощущение неполноценности. Может, поменяем гравитационную постоянную? Гавриил Если менять гравитационную постоянную, возникнут проблемы с совместимостью Михаил Да какая пользователю разница, что вокруг чего крутится? Пусть отдел рекламы придумает какую-нибудь теорию относительности Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела системотехники Люцифера После увеличения радиуса орбиты попытки разогнать планету до указанной в ТЗ скорости приводят к краху системы (планета улетает в космос). Кстати, с ночным светилом та же история.
Неважно, что происходит в системе - важно, что видит пользователь. Почему бы не заставить планету вращаться вокруг своей оси? Тогда пользователю будет казаться, что солнце и луна обращаются вокруг нее с указанной в ТЗ частотой Гавриил А пользователь нас не раскусит? Иегова Если и раскусит, проект к тому времени будет давно уже сдан Гавриил Согласен Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела тестирования и техподдержки Рафаила Первичное тестирование системы выявило следующие дефекты: 1) Наблюдается устойчивый перегрев 2) Ось вращения отклонилась на 33 град, от вертикали, вследствие чего возникли цикличные температурные аномалии 3) Пропускная способность рек не соответствует проектной 4) Травоядная фауна отсутствует 5) Орбита нестабильна, планета имеет тенденцию к падению на солнце * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела системотехники Люцифера 1) А что вы хотели при таком соотношении суша/вода? Для оптимального охлаждения нужно где-то 1:3 - 1:4. 2) Мы работаем над этим 3) Потому что молоко скисает, а мед засахаривается 4) Травоядной фауне трава нужна, а она не растет при такой жаре и без воды. Предлагаю пустить по рекам воду, это заодно поможет решить проблему 3. 5) В качестве гравитационного противовеса мы выведем на внешнюю орбиту еще одну планету. Сушу ужимать некуда, значит, придется увеличивать площадь морей. А зто - рост объема и силы тяжести. Да еще лишняя планета... Михаил
Ничего, пользователь стерпит. Лишнюю планету оформим, как фичу. А вот молоко и мед мы уже анонсировали. Хотя бы в самых заметных реках надо оставить Гавриил Напоминаю, что сроки поджимают, а у вас еще конь не валялся. Кстати, дизайнеры до сих пор не представили проект коня, все с динозаврами возятся. Кому нужны зти динозавры? Иегова Вообще-то пользователь динозавров любит Гавриил Ладно, но и конь чтоб был Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела тестирования и техподдержки Рафаила 1) Помимо нерешенных проблем с осью, планета теперь имеет тенденцию к улету в космос. 2) Травоядной фауны опять нет. * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела системотехники Люцифера 1) Сделаем еще один противовес, теперь на внутренней орбите. 2) А фауна размножилась, сожрала всю траву и передохла Сколько всего противовесов вам надо? Михаил В общем, после калибровочных работ удалось стабилизировать систему на девяти. Люцифер Я правильно понял? Вместо одной планеты пользователь получит 9?! Иегова Ну и что? 8 из них все равно непригодны для жизни Люцифер
А размеры системы? Иегова А пользователю их и знать необязательно. Половину этих планет без телескопа и не увидишь. Предлагаю дополнить Руководство пользователя 11-й заповедью: "Не изобретай телескоп" Гавриил Не надо. Тогда они его точно изобретут Иегова Кстати, после увеличения радиуса орбиты яркость ночного светила упала ниже проектного минимума. Предлагаю инсталлировать вместо него зеркало Рафаил А где вы раньше были? Мы только-только уравновесили систему' Хотите все перенастраивать заново?I Люцифер Никаких заново' До сдачи проекта осталось шесть дней. Люцифер, или вы заставите все зто работать, или я вас переведу с понижением! Иегова * * * Генеральному директору Иегове от начальника отдела системотехники Люцифера А я виноват, что мне сразу не дали нормального ТЗ? В общем, так. Наклон оси придется оставить, как есть. По крайней мере, в Эдемском саду +24 будет, а если пользователь полезет куда-то еще, это его проблемы. Динозавров мы доделать не успеваем, но коней сделаем. С молоком и медом ничего не вышло, пустили по рекам воду, правда, она выносит в море соль. Чтобы травоядные не отжи- рали все ресурсы, мы выпустили патч в виде хищников, но поставить им программу отличения пользователя от добычи уже не успеваем. Ну, а в общем, как-то работать будет. "И зто хорошо" Иегова Р. S. Начальник отдела системотехники Люцифер пострадал в результате этого проекта и был понижен-таки в должности после несанкционированных подсказок пользователю на этапе юзабилити-тестирования.
1 Смотрите также «Домашняя лаборатория» №2 За 2009 г.
Errare dissertanturn est — Диссертантам свойственно ошибаться. (лат., источник неизвестен). ПЕРВЫЕ ШАГИ ДИССЕРТАНТА: общенаучная подготовка Считается вполне естественным, что ни один человек, независимо от уровня полученного им общего образования, не возьмется без специального обучения шить сапоги или играть на флейте. Но почему любой обладатель диплома о высшем образовании считает себя вполне подготовленным для того, чтобы начать исследовательскую деятельность? Эта иллюзия дорого обходится обществу, отвлекая средства на пустые и бесперспективные прожекты, но, прежде всего она вредит самому ее обладателю: загубленные годы, отсутствие признания, и как следствие этого — хронический невроз. Начальная научная подготовка под наблюдением опытного исследователя абсолютно необходима. Как бы ни разнились требования, предъявляемые к знаниям исследователя в различных областях биологии и медицины, среди них есть, по меньшей мере, одно постоянное и неизменное — владение английским языком. Официальные организации, в том числе и ВАК, до сих пор стыдливо твердят о каких-то «иностранных языках», хотя совершенно очевидно, что в современном мире есть только три языка: (1) ваш родной, (2) английский и (3) все остальные. Сказанное совсем не означает, что не надо изучать другие языки. Есть специальности, в которых влияние немецкой или французской научной литературы до сих пор весьма значительно . Все же правило, не знающее исключений, гласит: сначала — английский, потом — любой другой язык. Молодые люди часто или почти всегда прибегают к детской отговорке: «Я учил (такой-то) язык». Он (она) наивно полагает, что случайное распределение школьников по языковым группам (класс «А» — английский, класс «Б» — немецкий и т.д.) полностью и на всю жизнь снимает с человека ответственность за незнание английского. Наивные люди! Пусть они попробуют объяснить это тем, кто создает MEDLINE и INTERNET — не смогут: для этого опять же надо изъясняться по-английски. Тем, кто всерьез жалуется на трудности в изучении английского, надо чаще вспоминать слова Ландау о том, что даже самые тупые из числа англичан неплохо овладевают этим языком. От себя же добавлю, что почти всех нас учили английскому вовсе не гувернеры и даже не учителя элитарных школ. В общем, перед вами молот и наковальня, вот и куйте, пока молоды! Изучать английский можно (и нужно) всю жизнь, и нет предела совершенствованию. Практически вопрос звучит так: какой уровень знаний языка является минимально необходимым для того, чтобы начать научную работу. Предлагаю критерий: если вы способны за 10 мин разобраться в том, относится ли данная журнальная статья к области ваших научных интересов, язык не является препятствием к началу профессиональной исследовательской деятельности. За эти 10 мин (а это чуть меньше, чем требуется поезду метро, чтобы пройти расстояние от Витебского вокзала до Финляндского) вы должны успеть прочитать название, пробежать взглядом abstract и подписи под двумя-тремя рисунками. Кроме собственно знания языка, здесь важную роль играет также самодисциплина: желательно не переводить текст на родной язык. Поясним это. Всем известно, насколько хорошо языки усваиваются в детстве. Возможно, дело Здесь не только в лучшей памяти. Маленькие дети из двуязычных семей, бойко болтающие на обоих языках, совершенно теряются, когда их просят перевести сказанное кем-то. Наверное, в сознании ребенка действует простая схема «слово (любого известного ему языка) — образ». Взрослые, выучивая чужой
язык, усложняют эту максимально эффективную схему до «слово (чужого языка) — слово (родного языка) — образ». Если исследователь действительно хочет стать профессионалом, он должен отучить себя от привычки непроизвольно переводить с английского на русский. К сожалению, это противоречит традиции преподавания в наших ВУЗах, где обучение сводится к бесчисленным переводам. Конечно, такая методика — результат не злого умысла элегантных дам-преподавателей, но ненормально большого размера учебных групп. Разумеется, я не специалист по методике обучения иностранным языкам. Однако, я вправе поделиться с вами собственным (глубоко субъективным) опытом освоения английского. Этот опыт будет выражен в виде советов, категоричная форма которых не должна вводить вас в заблуждение. Самые лучшие учебники и самоучители абсолютно непригодны не только для самостоятельного изучения языка, но даже для хоть сколько-нибудь заметного усовершенствования знаний. Не родился еще человек, который откроет такую книгу, прочитает правила употребления, скажем, Present Contunuous Tense и выполнит все эти наводящие тоску «упражнения № (такой-то и такой-то)». К счастью, сейчас появились в продаже перепечатки оксфордских курсов, основанных на совершенно иных принципах. Есть изумительная грамматика Мерфи2. Сама структура этой книги отличается от принятого у нас стандарта. Главы, их более ста и каждая занимает ровно один разворот, посвящены не разделам грамматики (временам, залогам и прочим вещам, специально созданным, чтобы доставлять неприятности иностранцам), а конкретным речевым оборотам, как «Will or going to», «Used to (I used to be)», «Сап, could, may and would» и т.п. Задача читателя здесь сводится к вписыванию немногих слов в места, оставленные в тексте. Проверка правильности — немедленно, достаточно заглянуть в конец книги. Пусть не обижаются на меня лингвисты, но они так часто повторяют типичную ошибку диссертантов — пишут не для читателя, а для себя. Непрофессионалам же необходимы пособия типа грамматики Мерфи, ведь исследователи-естественники, кроме освоения тонкостей языка Шекспира, должны еще заниматься своим непосредственным делом — лечить, учить, исследовать. Прекрасные результаты дают уроки английского на магнитной ленте, при условии , что вы найдете современный вариант, в котором использованы голоса не дикторов, но актеров и тексты описывают не прибытие в лондонский аэропорт и прогулки по паркам, а содержат живые диалоги вроде: «You robbed that bank, Johnnie! We know that. - No, I didn't. I was at home. I was sick. - You're lying, Johnnie. Правда, прелестно? Если купить плейер, можно слушать и в метро и даже на ходу (только не забывайте выключать звук при переходе улиц — опасно!). Можно и не пытаться заниматься английским дома — ваша семья недолго будет мириться с этим безобразием. Еще лучше учиться у живого носителя языка, но кто из нас может позволить себе это удовольствие? Второе требование — знание основ библиографии. Невозможно читать научную литературу, не делая записей, и как обидно бывает, потом, при подготовке текста диссертации, не иметь возможности использовать часть своих рефератов из- за отсутствия в них точного описания источника. Это — наиболее часто встречающееся, но не единственное препятствие в работе с литературой. Если вы — аспирант, не пренебрегайте плановыми занятиями по основам библиографии. Там вас научат правилам стандартного библиографического описания литературного источника (статьи, монографии и пр.) и объяснят, как искать нужную вам литературу, но, конечно, не смогут (и не должны) объяснить вам, что с 2 English Grammar in Use by Raymond Murphy.- Москва: Elod, 1992.- 328 с
ней делать. К сожалению, я никогда не слышал, чтобы кто-нибудь кого-нибудь учил работать с литературой. Может быть, методы слишком индивидуальны, может быть, дело в том, что те, кто умеет работать, забыли преодоленные в начале пути трудности и не понимают, каково тем, кто еще не научился. Рекомендации по методике работы с научной литературой и рациональные приемы реферирования будут изложены в разделе «Ознакомление с литературой». Неплохо также иметь представление о правилах корректуры. Сделайте ксерокопию таблицы наиболее употребительных корректурных знаков (вы найдете ее в любом справочнике, издаваемом для авторов, корректоров или редакторов) и повесьте на стену перед вашим рабочим столом. Несмотря на то, что все большая часть редактирования выполняется в последние годы на компьютерах, правка «пером по бумаге» хотя бы в небольшом объеме будет производиться и впредь. Лучше раз и навсегда научиться выполнять ее так, чтобы результат не вызывал разночтений . Один из обязательных компонентов профессиональной подготовки начинающего исследователя — освоение методов статистического анализа экспериментальных данных. Здесь, как, наверное, и в любом другом аспекте обучения, понимание общих принципов важнее знания деталей и тонких различий между многочисленными статистическими критериями. Вряд ли кто-нибудь станет оспаривать это положение. Но почему, ответьте, курсы математической статистики, читаемые аспирантам, полны описания экзотических критериев высокой степени сложности и почему исследователь, прослушавший такой курс, не может толком объяснить разницу между областями применения критериев Стьюдента для парных и непарных выборок? Незнание правил рандомизации — вопиющий симптом неблагополучия в деле подготовки молодых исследователей. Возможно, причина этого заключена в традиционной организации высшей школы. Каждую дисциплину преподает соответствующая кафедра, сотрудники которой для подтверждения своего статуса преподавателей и исследователей, наконец, просто для получения ученых степеней и званий, должны разрабатывать новые направления в своей отрасли науки. Поэтому создавать бесчисленные математические модели биологических процессов несравнимо почетнее, чем просто и толково объяснять бедным аспирантам основы статистики. Еще одна беда состоит в том, что в мире появляются все новые статистические методики, специально приспособленные к особенностям исследований в конкретных областях биологии и медицины (например, Dunnett and Duncan или Newman-Keuls test). Переводы на русский язык появляются либо поздно, либо никогда, а разобраться в английском математическом тексте диссертанту-естественнику, конечно, не под силу. В общем, вы должны проявить инициативу и упорство в освоении статистики. Читая журнальные статьи, обращайте внимание на то, какой метод статистического анализа, и для какой цели применил автор, и обязательно записывайте эту информацию в составляемом по этой статье реферате. Последний совет: помните, что статистические методы — средство, но не цель вашей подготовки. «Этот метод устарел, есть более мощные. Через неделю мне дадут пакет программ XYZ, версия 78000, тогда я развернусь по-настоящему!» — За версией 78000 последует еще более заумная версия, и так без конца. Вы биолог, врач, вот и занимайтесь биологией и медициной. Поражающие воображение математические методы очень часто, если не всегда, — попытка скрыть не только от оппонентов, но и от себя самого отсутствие в исследовании оригинальной идеи. Желательно, чтобы диссертант научился достаточно бегло печатать на машинке и клавиатуре компьютера. Вновь повторим совет о том, что не следует излишне увлекаться. Самые простые и распространенные компьютерные программы-редакторы — достаточная основа, чтобы начать работу. Не откладывайте эксперименты и клинические наблюдения ради освоения красивых «игрушек».
ПЕРВЫЕ ШАГИ ДИССЕРТАНТА: выбор темы диссертации Наиболее важный совет прост и категоричен: ни в коем случае не выбирайте тему кандидатской диссертации сами. Выбирайте специальность, научный коллектив, руководителя, но не тему. Слишком ранняя самостоятельность почти неизбежно приведет к тому, что вы не получите должной подготовки. Кандидатом наук вы, возможно, станете, но позднее, чем могли бы, и с серьезными дефектами в подготовке, что затруднит ваше дальнейшее развитие и продвижение. Девушки, вышедшие замуж сразу же после окончания средней школы, подтвердят вам, что рано — не обязательно хорошо. Иногда плохую услугу диссертанту оказывает успешный опыт студенческой научной работы. Желая поддержать молодого человека, его хвалят за все действительные и мнимые успехи. В результате у него возникает иллюзия собственной подготовленности к самостоятельной научной работе и желание самому определить тему кандидатской диссертации. Особенно плохо, если диссертант настаивает на продолжении исследования, начатого в студенческом научном обществе, и на «развертывании» его диссертацию. Преодолейте соблазн и не становитесь самостоятельным до получения кандидатского диплома, иначе в дальнейшем это обернется большими потерями. Время от времени к нам приходит человек и, как-то загадочно улыбаясь, говорит : — Вы знаете, я работаю над диссертацией, — и после паузы — Я был там, я видел такое... Это уникальные данные! — Где вы получили научную подготовку? — Все сам. Вообще-то, я работал ... (следует название практической медицинской специальности) и вот однажды заметил, что... Работу можно не смотреть, она безнадежно загублена, а жаль: и для автора и для науки это явная потеря. Конечно, нельзя полностью отрицать возможность озарения (Кулибин, братья Черепановы, учитель гимназии из Калуги и др.), но вероятность его, к сожалению, так низка... Начинающему исследователю не стоит и пытаться выбирать проблему. «Детское любопытство» может завести его на заведомо тупиковый путь. Повторим, тему кандидатской диссертации выбирает научный руководитель. Исключение составляют разве что сорокалетние соискатели — признанные специалисты-практики, по какой-либо причине (иногда — просто из-за увлечения любимым делом) в свое время не подготовившие кандидатскую диссертацию. Они нуждаются в руководстве только по методике обобщения результатов и написания текста. Тема и общие контуры их будущей диссертации им примерно ясны. Оставим этот, как уже было сказано, достаточно редкий случай и вернемся к началу типичного cursus honorum исследователя — к выбору темы кандидатской диссертации. В начале научной карьеры исследователь не представляет и не может представлять себе ни перспектив будущей работы, ни ее границ, ни места в системе знаний, ни методов, пригодных для ее выполнения. Это — обязанность научного руководителя. Тогда же ваш научный руководитель должен выбрать и область знаний, в которой вы будете получать ученую степень. Если же ему недосуг, или руководителя пока просто нет, подумайте, кем, собственно, вы хотите быть. Пример: вы выполнили свое исследование почти исключительно методами психологического тестирования. Из физиологии — «пульс на лучевой артерии пальпаторно за 30 с» и еще два столь же строгих метода, полное описание которых занимает в тексте диссертации неполных четыре строки (реальный случай). Полагалось бы в последующем подавать такую диссертацию для защиты по специальности «психология» и получать степень по психологическим наукам. Но вы — сотрудник медицинского
ВУЗа, и степень вам нужна именно по медицинским наукам. Что делать? Надежный, честный и трудный путь — расширить физиологическую часть работы, добавив соответствующие Задачи и методы исследования. Путь второй — увы, обычный: пусть все идет, как идет, подадим по медицинским наукам и понадеемся на «русский авось» и авторитет научного руководителя (консультанта). Очевидно, что здесь есть элемент риска: ВАК результаты такой защиты может и не утвердить. Таким образом, проблема выбора темы исследования превращается в проблему выбора лидера. Конечно, вы не можете оценить знания и опыт предполагаемого научного руководителя, поэтому выбирайте его, если есть выбор, по стилю работы и манере общения с людьми. Может быть, это и не главные качества характера, но на первом этапе именно от них будет во многом зависеть успешность вашей деятельности. Если вы чувствуете, что готовы доверить этому человеку свою судьбу на долгие годы, если подчиняться ему для вас легко и естественно — проситесь в ученики. Если вас взяли в ученики, то наступает момент объявления темы вашей будущей диссертации. Вы сидите в кабинете вашего научного руководителя и в течение получаса с предельной точностью конспектируете его слова. Не позднее, чем на следующий день вы несколько раз внимательно перечитываете конспект, стараясь как можно глубже вникнуть в замысел руководителя, и выписываете возникающие у вас вопросы. С этими вопросами, размещенными колонкой в левой половине листа, и очень широкими полями для записи ответов вы вновь идете в тот же кабинет. Попытки научного руководителя отказаться от встречи ("Я же все вам рассказал. Я занят, извините") вы вежливо, но твердо преодолеваете. В расспросах особое внимание вы уделяете терминам (названиям теорий, методов исследования, веществ , физиологических, биохимических и других показателей и т.п.), фамилиям авторов в оригинальной транскрипции, местам дислокации исследовательских организаций , названиям статей и монографий и годам выхода их в свет. Многие из этих терминов и названий станут дескрипторами для поиска вами необходимой информации, о чем подробно будет рассказано в следующем разделе этой книги. ПЕРВЫЕ ШАГИ ДИССЕРТАНТА: ознакомление с литературой Иногда диссертант, не получивший солидной предварительной подготовки, рассматривает сбор, обработку и хранение научной информации («литературы») как некую обязательную, но неприятную повинность. Он наивно полагает, что основные сведения, необходимые для проведения исследования, ему уже известны. Если бы правила хорошего тона не требовали процитировать в диссертации две-три сотни источников, он ограничился бы изучением нескольких учебников и монографий, добавив к ним десяток журнальных статей (последние главным образом — ради описанных в них методик исследования). Можно вообще не читать оригинальных научных статей, а все нужные литературные данные позаимствовать из русскоязычных обзоров и монографий. Если получение кандидатской степени — высшая и последняя стадия вашего интеллектуального развития, пойдите по этому легкому пути. Конечно, это не то же самое, что взять чужие деньги, и формально даже не подпадает под определение плагиата, но по моральной сути близко к тому и другому. Степень вы скорее всего получите, а заодно и определите свой «потолок» на всю оставшуюся жизнь. Нельзя стать профессионалом, не работая с первичными текстами. Неразумно добровольно ставить посредника между автором статьи и собой. Errare hummanum est, и только разноголосица научных публикаций позволяет уменьшить влияние ошибок, возможно, допущенных вашими предшественниками, на принимаемые вами решения. Только работая с первичными источниками информации, вы сможете выбрать наиболее перспективный путь в решении научной проблемы.
Если исследователь с трудом изъясняется на родном ему языке, а в диссертации ссылается на английские, немецкие и французские работы (в названиях которых почти обязательно присутствуют орфографические ошибки), происхождение этих обширных познаний читателю понятно. Такой подход — еще одна попытка вульгаризировать науку, подменить существенное формальным. Цель работы с научной информацией — установить, каковы существующие в мире представления о предмете вашего исследования. Ведь вы намерены эти представления расширить, так можно ли их не знать? Еще хуже надеяться на переводы научных статей, выполненные другими. Перевод просто не может быть адекватным оригиналу. Специалист в данной узкой области исследований, знающий русские эквиваленты англоязычных терминов (или, что еще труднее, способный их создать, если они отсутствуют в родном языке), не станет размениваться на переводы чужих статей, да и периодические издания, специализирующиеся на переводах полных текстов научных статей, — большая редкость. Неспециалист, то есть профессиональный переводчик, понимает суть оригинала лишь приблизительно. Иное дело — монографии, для перевода их часто объединяются специалист и переводчик. Но здесь исследователя подстерегает новая проблема: переводные монографии не бывают свежими. Пока книга попадет в Россию, пока ее переведут, отредактируют, издадут и распространят по сети библиотек, пройдет минимум пять лет. Все равно исследователю придется дополнять картину журнальными статьями (на языке оригинала). Не являются решением проблемы и отечественные реферативные журналы. Несмотря на то, что переводы рефератов выполняют высококвалифицированные специалисты, хорошо владеющие иностранным языком, они не могут одинаково хорошо знать всю «подведомственную» им область науки. В результате лучшим интерпретатором научной информации оказывается диссертант, то есть вы сами. Так что «берите в руки карандаш», кладите на стол пачку журналов и — вперед к вершинам знаний. Другая крайность отражена в совете, который в добрые старые времена неизменно содержали пособия для диссертантов: прежде чем приступать к эксперименту, основательно ознакомьтесь со всей основной литературой по теме исследования, притом начните с энциклопедий и руководств, перейдите к учебникам и монографиям, затем читайте журнальные статьи. При всей своей внешней разумности совет этот, увы, вреден. Наши опытные учителя говорят, что подобный совет, данный соискателю, в шести случаях из десяти приводит к тому, что он бросает предложенную ему тему исследования. Особенно вредный эффект дает начало чтения с энциклопедий и руководств. Чрезвычайно сухой стиль этих изданий, ссылки на работы тех лет, когда папа и мама диссертанта еще только поглядывали друг на друга, — все это явно не способствует душевному подъему, без которого невозможно взяться за многолетний изнурительный труд. Чаще всего диссертант вообще не может определить свое отношение к работе с научной информацией и начинает с того, что в тоскливом недоумении разглядывает громадные каталоги в библиотеке родного института. С понимающей улыбкой к нему спешит дежурный библиограф: «Чем я могу вам помочь, молодой человек?» Единственное, что вы можете сделать в такой ситуации, это назвать тему вашей диссертации и попытаться перевести ее на человеческий язык. Вам принесут какие-то библиографические справочники, реферативные журналы (российские) и несколько монографий не менее чем десятилетней давности. До закрытия библиотеки вы просмотрите лишь пятую часть этих материалов и отложите изучение литературы до завтра, а возможно, и навсегда. Что же делать? Налицо порочный круг: нельзя экспериментировать, не зная, что и как было сделано до вас, и нельзя, не начав эксперимент, научиться понимать, что следует читать, а что — нет. Выход из этой стандартной ситуации прост: делайте то и другое «малыми доза-
ми», попеременно. Поставьте хотя бы короткую серию опытов, организовав ее по внутреннему наитию, без особых теоретических проработок. Попытайтесь осмыслить результаты и идите в библиотеку. Звучит несколько вульгарно, но по существу верно: поработал — почитал — поработал — почитал и т.д. Видели ли вы когда-нибудь так называемый «ход авиатора»? Две отвесных скалы на расстоянии меньше метра одна от другой. Человек упирается в одну из стен ногами, в другую — спиной и пошел вверх. Аналогия понятна? Остерегайтесь отступать от этого правила. Внутри каждого из нас сидит человек , единственная цель которого — не дать нам работать. Мы еще не раз вернемся к его разрушительной деятельности. В этой же конкретной ситуации он ясно и определенно скажет вам: «Ты не готов к эксперименту. Ты ничего не знаешь. Иди и читай. Но сегодня библиотека закрыта, а вот завтра ...», — и т.д. Потом понадобится прочесть еще и еще что-то. Вы либо никогда не начнете эксперимент, либо сделаете это так поздно, что безнадежно сорвете план подготовки диссертации. Его совет может быть и противоположным по содержанию, но не менее деструктивным, по сути: «Сначала набери экспериментальный материал, время для чтения наступит потом». Хороший ведь был анекдот: «Думать некогда, трясти надо!» Видимо, дело в том, что раскрытие пусть самой небольшой, но ранее неизвестной закономерности Природы требует от человека слишком большого напряжения его духовных сил. Поэтому естественный механизм самосохранения с готовностью подсказывает ему разнообразные способы, позволяющие избежать этого крайнего напряжения, не теряя при этом лица, то есть, сохраняя самоощущение энергичного и работящего исследователя. Так что у этого «внутреннего человека» вполне благородная цель — сохранить ваше психическое здоровье. Кто знает, выдержите ли вы напряжение, связанное с открытием? Аргументация его столь изощренна и настолько приспособлена к слабостям именно вашего характера, что противостоять его убийственной логике можно только после долгой тренировки, главное в которой быть внимательным и не пропустить тот момент, когда вкрадчивый голос начнет шептать спасительные советы ("иди в библиотеку" или «брось читать, иди работай» т.п.). Если же диссертант отнесется к работе с научной информацией серьезно, то перед ним встанут следующие практические вопросы: • как находить потенциальные источники информации? • как обрабатывать и хранить информацию, чтобы ее легко было использовать в работе? Постараемся ответить на эти вопросы. Поиск потенциальных источников информации В первой же беседе с научным руководителем попросите его назвать вам хотя бы несколько свежих публикаций по теме предстоящего исследования и подсказать несколько ключевых слов, по которым можно начать поиск информации. Просмотрите предложенные вам источники, обращая внимание на ссылки в тексте. Список литературы в конце каждой статьи, главы или книги даст вам несколько новых потенциальных источников информации. Найдите их и повторите процедуру. Потом будут новые и новые References. Это напоминает существовавший когда-то порядок знакомств в светском обществе. Отправляясь в незнакомый город, достаточно было запастись рекомендательными письмами к двум-трем влиятельным особам. Они знакомили приезжего с двумя десятками местных жителей, а те — со всеми остальными. В любимых всеми нами детективных романах это называется «ухватиться за ниточку». Потом вы что-то увидите на выставке в библиотеке, что-то прине-
сет вам собрат по аспирантуре. Кроме того, постепенно определится небольшой круг журналов, в которых публикуют интересующие вас статьи, и вы станете просматривать их целыми годовыми комплектами. В вашей памяти и личной картотеке замелькают имена одних и тех же авторов, и вы будете знать, что все работы, скажем, M.R.Brown'а интересуют вас в первую очередь, а то, что написано, например , L.J.В.Fi sher'от прочесть желательно, но не обязательно. Один из путей к нужной информации — использование реферативных журналов и компьютерных информационных систем. Существенный их недостаток состоит в том, что они могут утопить начинающего исследователя в слишком мощном потоке информации. При пользовании этими источниками ни в коем случае не поддавайтесь соблазну «набрать побольше». Все время повторяйте себе: «Тема моего исследования (такая-то), и я ищу информацию, только непосредственно относящуюся к предмету моего исследования!» Есть такой детский анекдот. В аптеку приходит человек: «Дайте мне таблетки от жадности и побольше, побольше!» Не уподобляйтесь ему, не то толстые пачки вырезок из реферативных журналов так и пролежат непрочитанными в ящиках вашего стола до дня получения вами кандидатского диплома . А теперь о реферативных журналах подробнее. В крупные библиотеки страны (например, в Библиотеку Академии Наук в Петербурге) до последнего времени поступало издание, способное в некоторой степени заменить собою множество научных журналов. Это издаваемые в США Biological Abstracts. Два тома в год, по 12 выпусков в томе, итого 24 книги большого формата и толщиной в 6-8 см. Сотрудники редакции Biological Absracts (ВА) обрабатывают несколько сотен ведущих научных журналов из многих стран мира, в том числе и из России. Ключевые слова (те, которые предпосылает своей статье автор, и те, которые выявят, просматривая ее текст, сотрудники ВА) вводят в компьютер и расставляют в алфавитном порядке. Если вы можете описать предмет вашего исследования двумя- тремя словами — вам повезло. Открывайте последний из имеющихся выпусков ВА и находите в Subject Index нужное слово. Рядом с ним вы увидите номера рефератов, размещенных во второй части того же выпуска. Если рефератов немного (не более пяти в одном выпуске), просмотрите их все. Если же зареферированных работ намного больше, прочтите слова, стоящие в Subject Index справа и слева от избранного вами слова-дескриптора. Они помогут вам решить, стоит ли тратить 5-10 мин на поиск и чтение реферата. Например, если вас интересует действие вазопрессина на консолидацию следа в долговременной памяти, а рядом со словом «vasopressin» промелькнет «diuresis», реферат вам явно не нужен. Еще лучше, если библиотека имеет не только тома ВА, но и указатели к ним. Это книги того же формата и внешнего вида, отличающиеся только надписью «Cummulated Index». В них нет рефератов, зато сведены воедино алфавитные указатели (Subject Indexes) из всех 12 выпусков данного тома ВА. Что даст вам работа с ВА? — Свежую (с отставанием менее года) информацию о том, что делается в мире по теме вашего исследования. Вы ведь не хотите открывать что-либо во второй раз? По-настоящему, официальные оппоненты, перед тем как дать оценку вашей диссертации, должны были бы произвести такой же информационный поиск и убедиться в новизне вашей работы. Но у кого хватит на это времени и сил? Существуют, разумеется, и российские реферативные журналы, например, «Биология» , но предметные указатели к ним издаются редко и не слишком регулярно, поэтому исследователь вынужден просматривать один выпуск за другим. Вызванная этим потеря времени не компенсируется тем, что рефераты приведены здесь на родном языке. Правилам обращения с отечественными журналами такого рода с удовольствием научит вас библиограф в любой солидной библиотеке. В последние годы у ВА и других подобных изданий появился серьезный конкурент — компьютерные информационные системы типа MEDLINE. Достаточно сообщить
дескрипторы и заплатить, и Вам выдадут на дискете или в виде распечатки на бумаге (это — дороже) рефераты статей, в списке ключевых слов которых одновременно содержатся все названные вами дескрипторы. Естественно, чем больше вы зададите дескрипторов, тем меньше получите рефератов и наоборот. Казалось бы, проблема поиска информации разрешена навсегда. Однако наш собственный, небольшой пока, опыт работы с MEDLINE показывает, что «электронное сито» часто вылавливает публикации, имеющие не самое главное значение для конкретного исследования. Особенно это заметно не при первом знакомстве с темой , а тогда, когда вы уже изучили несколько сот посвященных ей работ. Разумеется, высшим достижением в организации поиска информации является использование INTERNET. Наверное, скоро это станет обычной практикой. Недаром один седовласый господин недавно пообещал научить всех своих 13-летних соотечественников пользоваться этой информационной сетью. Труднее воспользоваться ВА, MEDLINE и прочими информационными изданиями и системами диссертантам, чью тему не удается с достаточной полнотой выразить несколькими словами-дескрипторами. В наиболее выгодном положении находятся исследователи эффектов конкретных веществ, отдельных (особенно — редких) нозологических форм и т.п. Еще одно обстоятельство следует учесть при работе с компьютерными информационными системами. Наши библиотеки покупают то, что надеются легче продать — информацию по клинической медицине. Чем дальше ваши интересы от клиники, чем ближе к фундаментальным, следовательно, бедным наукам, тем меньше информации вам предложат. Тот, кто знает, какое жалование платят библиотекарям, вряд ли их за это осудит. Во всяком случае, как бы далеко вы не продвинулись в использовании компьютерных информационных систем, обязательно научитесь поиску информации «в ручном режиме» (библиотека - книга - карандаш). Сказанное не означает, что можно будет бесконечно долго в качестве основы для передачи и поиска научной информации использовать бумагу и типографскую краску. Видимо, дело в нашей недостаточной подготовленности и технической оснащенности. Наш читатель-диссертант принадлежит уже к следующему поколению исследователей и обязательно пойдет по этому пути дальше нас. Однако, хотелось бы еще раз предупредить его против повторения на новом техническом уровне старого-престарого греха набора литературы. «Я заканчиваю набор литературы по теме диссертации», — абсурд, усиленный самодовольством. Нашел — обдумал — зареферировал — еще раз обдумал — учел в своей работе — продолжил поиск информации, и так много-много раз, пока не выберете себе новую проблему или пока не придет к вам «разрушительница наслаждений и разлучительница собраний» (помните арабские сказки?). Biological Abstracts, MEDLINE и прочие распространители рефератов не могут полностью заменить собой научные журналы. Вопрос ставится так: в каких случаях диссертанту следует читать полный текст статьи, а когда можно ограничиться просмотром реферата? Совет таков: не менее года от начала активной исследовательской деятельности читайте полные тексты научных статей, и лишь потом постепенно переходите к работе с рефератами. Получив в библиотеке несколько томов под названием «Материалы (такой-то) научной конференции», диссертант испытывает соблазн зареферировать почти все помещенные там работы. Казалось бы, чем не решение: «тезисов», имеющих некоторое отношение к теме вашей диссертации, десятки, языковой барьер — отсутствует . Но прежде, чем начать реферировать сборник от начала до конца, вспомните о том, что значительную часть тезисов прислали в оргкомитет такие же, как и вы, начинающие авторы, привлеченные возможностью опубликовать работу без проблем с рецензентами. Славные имена, открывающие список соавторов таких тезисов , не должны вводить вас в заблуждение: часто мэтры успевают лишь бегло просмотреть тексты, представляемые им их учениками. Если же маститые ученые
пишут тезисы сами, то издают их без соавторов. Так что в начале научной карьеры отношение к тезисам может быть таким: больше пишем свои, чем читаем чужие . Статьи в солидных научных журналах для начинающего исследователя — не только и не столько источник нужных сведений. Значительную часть их он мог бы с меньшими затратами времени получить в беседах с научным руководителем. Хорошо написанные по результатам добротных экспериментов статьи — ничем не заменимая школа мастерства. Нельзя жить в стране, не зная языка ее народа, нельзя заниматься научной деятельностью, не освоив языка науки. И по сей день главной формой передачи научной информации, чтобы ни говорили скептики, остается журнальная статья. Ее не заменяют ни торжественные доклады с высоких трибун научных конференций (там многое зависит от умения использовать театральные эффекты) , ни пухлые тома «Материалов» и «Proceedings». Жанр научной статьи возник в результате непрерывных усилий многих поколений исследователей, постепенно создававших традицию кратких научных сообщений. От монографии статью выгодно отличает ее целостность и простота композиции, что облегчает начинающему исследователю решение всегда трудного вопроса: нужна ли ему данная информация и стоит ли ее хранить. Главное отличие от реферата — в том, что статья не только декларирует полученные результаты, но и представляет доказательства их достоверности. Читая статьи в солидных научных журналах, вы постепенно перенимаете приемы аргументации, манеру выражать свои мысли и даже стиль мышления, присущие профессионалам. Кроме того, сравнивая текст статьи с предпосланным ему рефератом (abstract'от), вы осваиваете приемы реферирования, то есть искусство сокращения большого текста до нескольких строк, что очень пригодится вам в дальнейшем. Один австралиец опубликовал в Nature письмо, в котором делился своим опытом обучения будущих исследователей. Он предлагал ученикам оценить качество нескольких журнальных статей, среди которых была одна из так называемого «списка классиков года». (В «классики» можно попасть, если вашу работу в течение года процитируют в научной печати более 400 раз.) Оценки, данные группой, сводились в рейтинг, и, как вы уже догадались, «классическая» статья часто оказывалась на одном из последних мест. После этого студенты с неподдельным интересом разбирали причины, приведшие к ошибке, и постепенно вырабатывали у себя важнейшее для исследовательской работы умение — умение отличать по- настоящему важное от рядового и повседневного. Рисунки, таблицы, подписи и примечания к ним — также элемент вашего обучения «ремеслу». Наивные люди полагают, что иллюстрации в научных текстах — нечто простое и естественное, что можно постигнуть сразу, без долгого обучения. Это — иллюзия. Искусству составления таблиц и рисунков надо учиться, учиться и учиться, и лучший учитель — статьи в журналах с солидной репутацией. Повторим: в первый год работы над диссертацией желательно читать полные тексты статей из хорошо подобранных источников. Позднее возможности выбора расширятся, и у вас появится способность по реферату восстановить почти полное содержание статьи и дать оценку ее качеству и степени соответствия вашим научным интересам. Еще одно правило работы с научной литературой: знакомьтесь с источниками в порядке, обратном хронологическому, то есть самые свежие публикации — сначала , прошлогодние — позднее и т.д. Сколько бы ни критиковали существующую в мире систему научной информации, она достаточно совершенна для того, чтобы последующее знание включало в себя все или почти все полезные элементы предыдущего. Конечно, бывают случаи утраты, забвения ценной информации, но частота таких случаев не такова, чтобы отказаться от простого правила «читай с последнего». Это, казалось бы, и без того очевидное правило упомянуто здесь по-
тому, что часто диссертант, желая «объять необъятное», пытается проследить развитие центральной идеи его работы от Адама, Евы и Чарльза Дарвина. Сведения, полученные в самом начале ознакомления с проблемой, запоминаются так хорошо, что иногда исследователю так и не удается в дальнейшем вырваться из плена ошибочных представлений. Сколько бы он не прочитал потом опровержений господствовавших некогда взглядов, заученное во времена научной юности остается с ним навсегда и плохо поддается пересмотру. Наградой за ваши усилия по поиску потенциальных источников полезной информации будет то, что такой поиск станет для вас делом привычным, легким и даже приятным. Еще до начала работы над текстом диссертации постарайтесь раз или два написать обзорный реферат. Он может быть посвящен основной теме исследования или методам, применяемым в данной области науки. Реферат может быть и сводом цифровых данных, которые обязан помнить каждый специалист. Постарайтесь уговорить вашего научного руководителя просмотреть текст. Не надейтесь, что сколько-нибудь заметная часть его войдет в литобзор будущей диссертации. Цель реферата — самообучение. Обработка и хранение информации Вопрос о том, как отделить нужное от ненужного, возможно, главный в работе с информацией. Специалисты по информатике утверждают, что информация не может быть исчерпывающе полной и в то же время однородно релевантной, что в переводе на человеческий язык означает, что чем больше вы соберете литературных источников, тем большую долю среди них будут составлять не очень нужные для вашей работы публикации. Из этого следует, что не надо стремиться охватить все. Попытка собрать побольше литературных данных и написать литобзор потолще приведет только к размыванию его смыслового единства. Сказанное не означает, что надо ограничиться сугубо утилитарным подходом. Некоторые статьи и книги вы будете читать просто для расширения своего профессионального кругозора. И вот на столе перед вами гора журналов и книг. Все это, как вам представляется, имеет некоторое отношение к предмету вашего исследования. Ну и что с этими материалами делать? Как в студенческие годы, переписать в толстую тетрадь? — Прекрасно, но дальше-то что? Как с самого начала навести во всем этом хоть какой-то порядок, чтобы не очень мучиться потом при подготовке текста диссертации? — Вечная проблема структуры и организации материала! Чаще всего диссертант заводит картотеку из отслуживших свой срок каталожных карточек, на обороте которых он записывает фамилии авторов и название работы. Потом он создает сложную систему ссылок на страницы той самой толстой тетради и делает еще множество ненужных вещей. Попробуем перечислить главные из неприятностей, ожидающих диссертанта, если он не создаст простую и надежную систему обработки и хранения научной информации: • «кажется, я это уже читал. А может быть, не читал?» (Конечно, если читать со скоростью одна статья в неделю, такого не произойдет, но будете ли вы знать, что в мире делается в области ваших исследований?); • «где-то у меня были записи о (том-то). Работали на обезьянах. Термод — в гипоталамусе. Но где же этот реферат?»; • «что у меня есть (т.е. зареферировано) о том-то? Я просто должен был что-то об этом читать, но ничего не помню, хоть убей!»; • «какую методику выбрать для исследования (того-то)?» Создавая собственную информационную систему, желательно сразу же научиться после беглого просмотра источника (а иногда — только его названия) определять
его место в вашей системе и соответственно ваши предполагаемые действия с ним: • источник не содержит полезной для вас информации, но в его названии что- то привлекло ваше внимание. Чтобы не заказать его снова, заведите карточку с пометкой «не нужен»; • отдельные детали, содержащиеся в источнике (например, примененные авторами методы, приводимые цифровые данные и т.п.), возможно, понадобятся вам в дальнейшем — зареферируйте только их; • большей частью своего содержания источник близок к теме диссертации — зареферируйте соответствующие разделы, остальные — только упомяните в реферате; • источник имеет непосредственное отношение к теме вашего исследования — составьте подробный реферат (как правило, с «расширениями» — о них подробнее см. ниже). Пронумеруйте категории (например, от 0 до 3) и используйте эту систему обозначений в течение всей работы над диссертацией. Очевидно, что количество публикаций от категории к категории должно уменьшаться по мере возрастания их валидности. В начале работы вы заметите, что чуть ли не любая статья или монография, которую вы берете в руки, кажется вам важной и нужной. Это означает, что вы еще не очень хорошо представляете себе цель и содержание вашего исследования. Процесс реферирования можно разделить на три этапа: 1. составление библиографического описания источника; 2 . составление текста реферата; 3 . кодирование реферата. Начнем с правил библиографического описания. Полностью перенесите в реферат: • фамилии и инициалы всех авторов работы (никаких «с соавт.» или «et al.»!) ; • название работы (разумеется, на языке оригинала); • название журнала или сборника, из которого взята статья или глава; • год выхода в свет, том и номер выпуска (если есть), страницы (для монографий — общее количество, для статей и отдельных глав — «от-до»); • издательство — если есть (учебные и научные институты часто издают свои труды, не прибегая к услугам издательств, через собственные редакционно- издательские отделы. В описании журнальных статей издательство просто не указывается). Желательно выписать и название научного учреждения (включая название лаборатории или отдела), откуда вышла работа. Если вы не списываете библиографические данные непосредственно с титульного листа источника, а заимствуете их из References какой-либо иностранной статьи или книги, учитывайте различия в приемах такого описания «у них» и «у нас». В западных странах нет единого стандарта на библиографические описания и каждое издательство, если не каждый журнал, составляет ссылки в собственной манере. Ссылка содержит: • фамилии и инициалы авторов — всех или только первых трех-четырех (в этом случае после них следует «et al.» — «и другие»); • название работы. Если это журнальная статья, то все слова, кроме первого, чаще пишутся со строчных букв; в названиях монографий, как правило, значимые слова (все, кроме предлогов) начинаются с заглавных букв; • название журнала или другого периодического издания — полностью или, чаще, сокращенно (о способах сокращения см. ниже);
• номер тома — может быть подчеркнут или выделен жирным шрифтом; • номер выпуска (то, что мы обычно называем «номером журнала») в скобках, сразу после номера тома; часто номер выпуска в описании просто отсутствует ; • номера страниц — иногда только первых, чаще — «от-до», перед ними почти всегда стоит двоеточие; • год публикации — может быть указан и сразу после фамилии последнего автора . Повторяем, что это — лишь набор традиционных приемов, любое из этих «правил» может быть легко нарушено. Для приведения записи в соответствие с отечественным стандартом 1995 г. «Библиографическое описание произведений печати» надо: • найти фамилии и инициалы всех авторов (если работа того заслуживает, обратитесь к Index Medicus); • поставить инициалы после фамилий; • воспроизвести название работы, убрав заглавные буквы, если с них начинаются все значимые слова в названии журнальных статей, и оставив их в названии монографий; • воспроизвести название журнала, устранив различия в сокращениях названий одних и тех же журналов (подробнее об этом см. ниже); • поставить год выпуска после названия журнала; • перед номером тома поставить «Vol.»; • найти номер выпуска (также по Index Medicus) и привести его после знака «№» ; • найти номера не только первых, но и последних страниц статьи и указать их после большого «Р.», то есть «раде». Сложность и запутанность стандарта делают точное следование ему, увы, не всегда возможным. Лучше всего вам для каждого случая найти наиболее близкий пример из числа приведенных здесь и действовать по аналогии. Вот образцы библиографического описания основных вариантов изданий, до некоторой степени соответствующие стандарту: а) монография: Шевченко Ю. Л. Хирургическое лечение инфекционного эндокардита. — СПб: Наука, 1995. — 230 с. Ноздрачев А.Д., Янцев А.В. Автономная передача. — СПб.: Изд-во СПб ун-та, 1995.-284 с. Tiller D.J. Shock: A chinico-pathologic correlation. — New York etc.: Masson, 1980 — 180 p. Если у книги более трех авторов, начинайте описание с ее названия: Механизмы структурной пластичности нейронов и филогенез нервной системы. — СПб: Наука, 1994. — 240 с. / Авт.: Сотников О.С, Богута К.К., Голубев А.И., Миничев Ю.С. Если на титульном листе указан(ы) только редактор(ы) монографии: Руководство по инфекционным болезням/ Под ред. Ю.В.Лобзина и А.П.Казанцева. — СПб: Комета, 1996. — 720 с. The Assessment and Therapy of Parkinsonosm. Ed. by Marsden CD., Fahn S. - Carnforth (UK): Parthenon, 1990. - 106 p. Названия двух российских столиц (мест издания) в описаниях сокращаются: Ленинград — Л., С.-Петербург — СПб и Москва — М. Названия иностранных городов не сокращаем. Если города два, то между ними ставим точку с запятой, например: London; Basel. Если их более двух, то указываем только первый, заменяя
остальные на «и др.» или «etc.», например: «М. и др.» или «London efc.». Если есть название штата (в США), то указываем его в сокращенном виде, например: Springfild, 111 или Springfild, IL (то есть Спрингфилд в штате Иллинойс). После названий малоизвестных городов указываем страну, например, Carnforth (UK) в только что приведенном описании означает город Carnforth в Великобритании (UK — United Kingdom — первые слова официального названия государства). Издательство — если его название состоит из одного слова (например, «Медицина») , пишем его полностью, если более чем из одного — сокращаем. Кавычки опускаем. Для иностранных изданий имя (first or christian name) или инициалы издателя, а также слово «Сотрапу» опускаем, оставляя только его фамилию, например : Basel: Karger. Если книга переведена с иностранного языка, сведения об этом включаются в описание, например: Теппермен Дж., Теппермен X. Физиология обмена веществ и эндокринной системы: Пер.с англ. — М.: Мир, 1989. — 656 с. Переводчика и редактора перевода указывать не обязательно; б) глава в книге: Слоним А.Д. Очерк истории развития физиологии труда // Физиология трудовой деятельности. — СПб: Наука, 1993. — Гл.1. — С.10-24; в) статья в журнале: Muller A.F., Toghill P.J. Splenic function in alcoholic liver disease // Gut - 1992. - Vol.33, № 10. - P.1386-1389. При написании названий иностранных журналов можно и нужно пользоваться сокращениями. Лучше делать это в соответствии с рекомендациями, издаваемыми ежегодно в List of Journals Indexed in Index Medicus.- Bethesda, MD: National Library of Medicine. Если этот список вам недоступен, сокращайте название каждого журнала так, как это делает его редакция. Откройте первую страницу любой статьи и посмотрите в левый верхний угол. Как правило, там очень мелким шрифтом дано сокращенное название этого журнала. Если его нет, смотрите в последнюю строку abstract'а (реферата). Если и там не обнаружите сокращенного названия, поищите в нижней строке следующей страницы. Если не найдете и там, посмотрите, как название сокращают в References, ведь почти в любой статье есть ссылки на публикации в этом же журнале. При неудаче всех попыток пишите название полностью. Частное замечание: названия журналов, состоящие из одного слова, всегда пишутся полностью, например: «Cell», «Neuropharmacology» или «Alcoholism», но «Am.J.Phisiol.», «ТЪегт.Biol.» или «Brain Res.»; г) статья в продолжающемся сборнике: Kallio V. Results of rehabilitation in coronary patients // Advances in cardiology. - Basel etc., 1987. - Vol.24. - P.153-176; д) тезисы доклада: Stimens W. Chemotherapie der Sepsis und Endocarditis // rehabilitation: 1st Intern.Congress of Cardiac rehabilitation, Sept.1-10. 1988. - Basel etc., 1989. - P.160- 170; е) диссертация: Оковитый СВ. Протеинсинтетические и иммунные механизмы защитно- репаративных эффектов гепатотропных средств: Дис... канд.мед.наук. — СПб, 1995. - 195 с. Cardiac Hamburg,
Подражая образцам, приведенным ниже (см. раздел «Текст кандидатской диссертации: список литературы»), вы не допустите грубых ошибок в библиографических описаниях. Процедура описания требует от вас некоторой дисциплины: небрежность здесь не допустима. Вряд ли кто-нибудь проверит точность приводимых вами в диссертации литературных ссылок. Однако при написании журнальных статей вы будете пользоваться теми же рефератами, и кому-то из читателей обязательно понадобятся цитируемые вами «первоисточники». Ошибки в библиографическом описании вызовут недоверие ко всей вашей работе. Следующая задача — составление текста реферата. При составлении его максимально используйте символические обозначения понятий, например: — будет означать «действует, приводит, вызывает»; т — «растет, увеличивается»; ; — «падает , снижается» и т.п. Необычайно удобны математические обозначения: ~ — «допустим», => — «следовательно» и др. Пиктограммы прекрасно заме- —' няют понятия «человек», «животное», «растение». Химические вещества почти всегда имеют краткие обозначения. Так необязательно каждый раз выписывать слово «серотонин», не менее понятна аббревиатура «5-НТ». То, что подобная практика увеличивает скорость письма, далеко не главное. Гораздо важнее, что для составления такой максимально формализованной записи вы должны будете действительно разобраться в том, что сказал автор. При последующем чтении собственных рефератов вы сможете с большей эффективностью сравнить результаты, полученные разными исследователями, и решить, подтверждают эти результаты друг друга или, наоборот, противоречат один другому. Обнаруженное противоречие, как будет не раз еще сказано в этой книге, часто является побудительным толчком к началу вашего собственного исследования, вносящего ясность в соответствующую область знаний. Однажды приняв какое-либо условное обозначение, старайтесь без крайней нужды не изменять его и не заменять новым, иначе через несколько месяцев вы с трудом будете понимать собственные записи. Есть, по меньшей мере, два возможных способа реферирования. Первый применяется при обработке экспериментальных статей, интересующих вас не отдельными своими достоинствами, а полностью. Вам хотелось бы поучиться у автора умению ставить научную проблему и находить подход к ее решению. Схема реферата в этом случае такова: • «цель» — в хороших работах она четко сформулирована автором. В журнальной статье это, как правило, последняя фраза Introduction. Если автор не сумел ясно выразить цель исследования, сделайте это сами, но обязательно с пометкой о том, что это ваша трактовка цели. Конечно, большого доверия такие работы не заслуживают; • «методы» — обязательно запишите характеристики объекта исследования, примененного воздействия и перечислите регистрируемые показатели (если хватит места и времени — то и марки приборов) . Если вы намерены уже в ближайшее время использовать одну из методик, примененных автором, спишите данные о литературном источнике, из которого она заимствована. Оригинальные по замыслу и простые в изготовлении приспособления заслуживают того, чтобы вы сделали их эскизы; • «результаты и обсуждение» — не увлекайтесь перенесением в реферат многочисленных фактов и особенно чисел. Если вам понадобятся конкретные цифровые данные (а это бывает очень редко), вы снова получите из библиотеки эту же статью. Если даже мелкие детали кажутся вам исключительно важными , закажите ксерокопию статьи и сделайте об этом пометку в реферате. Иногда диссертант скрупулезно списывает десятки чисел в надежде сравнить с ними свои будущие экспериментальные данные. Почти всегда это оказывается невозможным. Даже небольшие различия в методике исследования позволяют исполь-
зовать чужие данные лишь для приблизительной оценки собственных. Диссертанту не стоит рассчитывать на то, что он сможет, не тратя время и силы на проведение контрольных серий опытов, использовать литературные данные вместо контрольных . Это наивная и ничем не оправданная надежда. Даже намек на такой подход к организации исследования насторожит диссертационный совет. Так что выпишите 5-6 приглянувшихся вам результатов, обязательно перенесите в реферат авторскую трактовку их (например, усиление процесса А, подавление механизма В и т.п.) и переходите к главному разделу реферата — к выводам; • «выводы» — прежде всего, задайте себе вопрос, сумел ли автор экспериментально обосновать представляемые им выводы. Если его аргументация не убедила вас и выводы представляются вам несколько произвольными, сделайте пометку об этом или просто замените слово «выводы» словом «мнение». В большинстве иностранных журналов не принято выделять выводы особым разделом текста. Обычно они содержатся в предпоследнем или в последнем абзаце статьи («The results suggest that ...»). Вывод(ы) вы найдете и в последней фразе abstract'а, предпосылаемого почти каждой научной статье. Мир науки полон чудес. Иногда в статье вообще не удается обнаружить чего- либо похожего на выводы. В этом случае сформулируйте выводы сами (с соответствующей пометкой об их авторстве). Последний раздел реферата — ваш комментарий. Совсем не обязательно сразу выражать свое отношение к реферируемой работе. Лучше оставьте место для нескольких строк. Вы еще не раз вернетесь к этому реферату, обдумаете его содержание, сравните его с другими. Вот тогда и выразите свое отношение к замыслу, методам и аргументации автора. Второй способ реферирования применим в тех случаях, когда вас в конкретной публикации интересуют только отдельные методы, результаты, идеи и т.п. В таком реферате будет всего два раздела: • «суть» — одна-две строки о сущности всей работы в целом, например, «Пептиды желудочно-кишечного тракта (монография 1990 г.)», • «детали», куда внесете все, что вас заинтересовало, например: 1) варианты структуры холецистокинина — см.с.107. 2) определение концентрации секретина в крови — см. с.203. 3) ... Этот вариант хорош отсутствием в нем жесткого регламента, что позволяет избежать фиксирования заведомо ненужных деталей, но его применение требует некоторого опыта реферирования. Способ удобен при работе с монографиями. Иногда исследователь чувствует, что стандартный объем реферата (об этом см. ниже) не позволяет зафиксировать все необходимые данные. В этом случае он волен сделать к реферату приложение (или в компьютерных терминах — расширение) любого объема, куда вынесет все детали, оставив в самом реферате только перечень рассматриваемых в публикации проблем. В реферате исследователь делает пометку о наличии приложения. При работе с монографиями у диссертанта почти обязательно возникает вопрос: составлять один реферат или несколько, например, по одному на каждую главу. Отвечаю: и в этом случае реферат должен быть один, со своим единственным номером. Только такой подход убережет вас от путаницы. А вот «расширение» реферата может быть сколь угодно длинным. Оно даже может содержать подробный конспект всей монографии. Результатом такого расширения реферата будут несколько листов бумаги с записью (в произвольном порядке) всей информации, которую хотели бы сохранить, или соответствующий файл в памяти компьютера. Главное, чтобы эти листы или эти файлы были помечены тем же номером, что и сам основной реферат. Реферат закончен. Остается зашифровать его так, чтобы вы могли легко найти
его, когда он вам понадобится. Независимо от того, будете ли вы, работая по старинке, использовать в качестве носителей информации перфокарты или приспособите к своим нуждам одну из многочисленных компьютерных программ (типа DATA BASE), вам пригодятся несколько советов относительно порядка кодирования информации. Сразу же после того, как вы составили реферат, вы должны выявить в нем и отметить на перфокарте или в памяти компьютера следующие признаки: • номер реферата — первому вашему реферату вы даете номер 0001, второму — 0002 и т.д. Прежде, чем вы доберетесь до № 9999, коллеги подарят вам часы в форме Наполеоновой шляпы с бронзовой табличкой «Дорогому товарищу в день...» и вы перейдете к чтению газеты «Ваши шесть соток». Главное, ни при каких обстоятельствах не давайте двум рефератам один и тот же номер. Если вы будете строго придерживаться этого правила, то сможете не только при подготовке к диссертации, но и при написании журнальных статей и других работ использовать в черновиках эти номера в качестве ссылок на литературные источники и заменять их фамилиями авторов только при перепечатке набело; • дата составления реферата — может понадобиться вам при поиске по принципу «прошлой зимой я что-то читал о (том-то); • автор(ы) публикации — на перфокарте кодируется первая буква фамилии первого автора, в DATA BASE — его фамилия и инициалы; • страна, в которой выполнена работа. Если соавторы из разных стран — решите, кто из них был ведущим или просто отметьте страну первого автора; • шрифт, которым напечатана работа (русский/латинский) — практически это информация о том, иностранная это работа или отечественная; • период опубликования (по пяти- или десятилетиям) — это не совсем то же, что год выхода работы, указанный в библиографическом описании. При поиске нужной информации вы вряд ли запросите картотеку или компьютер о работах, скажем, 1987 года, скорее вас будут интересовать вообще публикации восьмидесятых годов или одной половины этого десятилетия; • объект исследования — человек (здоровый/больной), животные, культура клеток; • факторы, главным образом физические, воздействующие на объект, например, холод, физические нагрузки, гипоксия или кровопотеря; • вещества, упоминаемые в работе. Это могут быть эндогенные субстанции, концентрацию которых измерял автор, или воздействующие на биообъект экзогенные вещества — от химических факторов внешней среды до лекарственных препаратов; • причина, по которой вы решили зареферировать данную работу. Возможные варианты: • «метод» — вы предполагаете, что вам в дальнейшем понадобится одна из методик, примененных автором, или его методический подход к проблеме в целом; • «теория» — работа содержит широкое обобщение фактов и/или ценные теоретические построения; • «история» — автор сообщает ценные сведения об истории вашей отрасли науки; • «образование» — работа не имеет непосредственного отношения к теме вашей диссертации, но все же интересна вам как специалисту; • «цифры» — в публикации вы обнаружили конкретные значения интересующих вас показателей. Вы не уверены, что найдете их в учебниках и справоч-
никах; • «лечение» — новые способы лечения и их результаты. Внутри каждой такой группы дескрипторов вы вольны создавать собственную классификацию веществ, способов, периодов и т.п. В каждую группу признаков в качестве последнего пункта введите рубрику «другие». Оставьте возможность для введения в систему кодирования (и последующего поиска) дополнительных рубрик — ведь вы не можете точно знать, как изменятся ваши научные интересы через несколько лет. Конечно, подобная обработка требует затрат времени, но они окупятся многократно, когда вы начнете работать над текстом диссертации, не прибегая к статьям и книгам. Хорошо отлаженная информационная система даст вам возможность сопоставлять такие массивы данных, которые были бы вам не под силу при традиционном способе работы с литературой (сумбурный ворох записей и горы книг и статей на столе и даже на полу), ЭКСПЕРИМЕНТ: общая организация исследования Обычные для диссертантов сетования на отсутствие должных условий для научной работы не только бесполезны, но и ошибочны в своей основе. Конечно, успешность деятельности исследователя зависит от условий, в которых он работает, но зависимость эта, скорее всего, нелинейна (рис.1). Поверьте на слово, мы не раз видели, как, получив прекрасные условия для работы, исследователь попросту впадал в спячку. Известная религиозная идея о том, что «кого любит, того испытывает» здесь вполне применима. Слишком хорошие условия для работы, как и слишком плохие, делают работу почти невозможной . Успешность научной деятельности 1.0 г 0.5 Условия для научной деятельности 0.5 1.0 Рис. 1. Зависимость успешности научной деятельности от того, насколько легко живется исследователю. В своей книге «Как работать над медицинской диссертацией» профессор Г. Л. Ратнер детально изложил процедуру планирования всего диссертационного исследования — от начала до конца, при том с «разбивкой» по кварталам. Подобная ясность мысли действительно хороша в клинических исследованиях. Проблема, решению которой посвящена клиническая диссертация, как правило, рождена практикой и потому — очевидна. Подходы к ее решению также поддаются логическому анализу a priori. При выполнении работ, претендующих на звание фундаментальных, задача услож-
няется. Идея, в том виде, как ее сформулировал научный руководитель, имеет лишь общие очертания, методы почти всегда требуют оборудования и материалов, превышающих финансовые возможности лаборатории в сотни раз, уровень подготовки помощников невысок («привяжи тут, подержи там») и т.д. и т.п. Но, повторим, главное отличие от клинических работ состоит в том, что исходная идея может быть ложной, проблема — несуществующей, усилия — бесплодными. Все, как в известном научном анекдоте о поиске черного кота в абсолютно темной комнате при условии, что кота в ней нет (но периодически раздаются крики: «Нашел!»). Исследователю-фундаменталисту не стоит и пытаться выработать самому или получить от научного руководителя детальный план всей его будущей работы. Экономическая система, существовавшая в стране в течение жизни трех поколений, не могла не внушить людям уверенность в том, что можно, предусмотрев все заранее, создать на листе бумаги точный план действий не только отдельного человека, но и больших коллективов на годы вперед, и, главное, добиться осуществления такого плана хотя бы в основных его чертах. Скажем определенно: если план экспериментального исследования изначально ясен в деталях, результаты его выполнения не будут заслуживать названия фундаментальных. Академик Петр Леонидович Капица говорил, что такие работы ведут «не к открытию, а к закрытию». Конечно, соискатель кандидатской степени не стремится (и не должен стремиться) непременно положить в основу диссертации открытие, но и огорчаться из-за отсутствия точного трехлетнего плана ему не стоит. Все мы любим детективные истории. Слова «исследователь», «следователь», «исследование», «расследование» не случайно близки. И в той, и в другой области человеческой деятельности происходит (или должен происходить) поиск Истины. (Правда детективы находятся в лучшем, чем научные работники, положении: факт нарушения закона, как правило, очевиден и само существование предмета поиска не требует доказательств.) Так вот, припомните хотя бы один сюжет, в котором сыщики в самом начале расследования составили бы гениальный План, заканчивавшийся словами: «Время X, место Y, поимка преступника». Абсурд! Так почему же умные люди делают вид, что подобное возможно в Науке? Еще несколько слов о ясности научной мысли и точности планирования. Может быть, мое мнение слишком субъективно, но собственный мой организационный опыт более всего напоминает съемки фильма при отсутствии сценария (как тут не вспомнить «Восемь с половиной»!). Множество людей вокруг вас задают вам бесчисленные вопросы, смысл которых сводится к одному: «Что делать дальше?» А вы ходите, как неприкаянный, и пытаетесь услышать «тихий внутренний голос», который может быть, наконец, подскажет вам ответ. Я до сих пор не знаю, надо ли скрывать эти сомнения от помощников. Наверное, надо. Ведь не все они обязательно верят в вашу одаренность. Многим свойственно принимать склонность к сомнению за слабость духа. Изменение общего плана работ в ходе диссертационного исследования часто необходимо . Знаете, в чем разница между упорством и упрямством? Первое — привязанность к цели (исследования), второе — к конкретным средствам ее достижения . На практике это означает, что диссертант должен отрабатывать детальный план ближайшего эксперимента. Перед каждой серией опытов совершенно необходимо продумать ее содержание с максимально возможной тщательностью. В идеально спланированном эксперименте Природа на заданный ей вопрос дает почти категоричный ответ: либо «да», либо «нет». Любой надежный результат продвигает вас к пониманию сути явления. Если ваша рабочая гипотеза не подтверждается экспериментальными данными, вы заменяете ее новой, но если чистота проведения опыта сомнительна, считайте, что в ответ на некорректно заданный вопрос Природа презрительно промолчала. Даже если вы уверены, что продумали все детали будущего эксперимента, по-
старайтесь нарисовать его схему, например, нанесите на шкалу времени последовательность своих будущих действий. Составляя схему, вы обязательно обнаружите много нового и неясного. То окажется, что невозможно одновременно регистрировать два показателя, то продолжительность эксперимента превысит разумный предел, то. — невозможно перечислить все вероятные недоразумения. Однако, и после составления подробной схемы эксперимента останутся неучтенные вами факторы и обстоятельства, способные существенно снизить достоверность его результатов . Для выявления этих неучтенных факторов и обстоятельств и уточнения плана неплохо было бы провести «пробные» исследования — нечто вроде репетиции. Особенно нужны репетиции, если вы собираетесь ставить опыты или производить наблюдения , связанные с большой затратой сил и средств. Очень полезно перед началом очередной серии опытов или наблюдений окончательную схему проведения эксперимента с подробными указаниями, что в какое время и как (а иногда и кому) следует делать, укрепить где-нибудь на видном месте. Это уменьшит количество ошибок, допускаемых вами и вашими помощниками, и позволит увереннее трактовать результаты исследования. Отступать же от плана во время проведения серии опытов крайне нежелательно: изменение условий эксперимента ограничит возможности применения статистических методов при обработке данных, а то и попросту заставит диссертанта отправить результаты «в корзину». Подведем итог. Долго- и краткосрочное планирование исследований основано на противоположных принципах: максимум ясности в представлениях о ходе ближайшего эксперимента и общая идея многолетней работы в целом. Попробуем изобразить это графически (рис.2). 1.0 г 0.5 0 Коэффициент детализации планов Время, годы i : l 1 Рис.2. Чем дальше в будущее мы заглядываем, тем менее детально мы его себе представляем. Что и как мы будем исследовать через 3-4 года, не знает никто. Количество способов неправильной организации исследований — бесконечно. Наверное, немало и способов правильных. Мой совет заключается в том, что при нынешнем состоянии материального обеспечения наших лабораторий диссертант должен особое внимание уделить тщательности теоретической проработки проблемы. Хорошая подготовка экспериментов и наблюдений позволяет сократить их количество во много раз. В качестве наглядного примера приведем детскую игру «морской бой». Если вы забыли ее, ваш сын напомнит вам: квадратик бумаги «в клеточку» с разметкой, как на шахматном поле, и в нем ваш противник в произвольном порядке скрытно от вас изображает корабли (один в четыре клеточки
длиной, два — в три клеточки и т.д.). Ваша задача — при минимальном количестве выстрелов потопить все корабли. Отличительная особенность этого метода в том, что перед каждым последующим опытом исследователь тщательнейшим образом обдумывает результаты всех предыдущих, взвешивает шансы и «наносит удар» именно туда, где ожидает добиться успеха. Универсальное правило гласит: успешность нашей деятельности во многом, часто даже главным образом, определяется тем, чего мы сознательно не делаем. История войн показывает, к чему приводит распыление сил. Конечно, в детской игре заранее известны и размеры кораблей и их количество и — главное — то, то они вообще есть. Но мы ведь не будем просить у Природы, чтобы она играла с нами по заранее объявленным правилам и с гарантированным успехом? Как вы заметили, предпосылкой к применению «хороших» методов является обоснованное предположение, что проблема действительно существует. К счастью для вас, выбор реально существующей проблемы — забота вашего научного руководителя. Существуют методы организации эксперимента, позволяющие получать статистически значимые результаты при очень небольшом количестве наблюдений (так называемый «метод квадратов»), однако большинство исследователей предпочитает простую и абсолютно надежную схему «чистого эксперимента»: условия в опытной и контрольной группах (больных, лабораторных животных или тканевых культур) создаются насколько это возможно идентичными, за исключением одного, исследуемого , фактора. Протокол опыта должен быть максимально подробным. Хорошо, если диссертант преодолеет естественную лень и заготовит «форму» будущего протокола заранее. Не надо увлекаться и размножать эти «формы» в количестве, большем, чем понадобится в ближайшей серии исследований (в следующей серии методика хоть в чем-то да изменится и жаль будет затраченного труда). В любом случае включите в «форму» такие пункты: • дата, время и место проведения опыта. (В ходе самого опыта вы можете пользоваться так называемым «оперативным временем», приняв момент начала опыта или ключевой его момент, например, момент введения исследуемого лекарственного препарата, за «О».) • кто помогал. — Иногда при обработке результатов возникает необходимость расспросить помощников о некоторых деталях, которые при проведении опыта казались несущественными, и потому не были включены в протокол. Кроме того, при подготовке статьи или доклада вам легче будет решить, кого из помощников взять в соавторы. И последнее: ваши ученики, видя свои фамилии в протоколе, работают лучше; • цель проведения опыта и ожидаемый результат. — Это чрезвычайно важный пункт. Ни в коем случае не отнеситесь к нему формально. Всякий раз, приступая к опыту, вы обязаны четко сформулировать вопрос, который вы задаете Природе. Это дисциплинирует вас как исследователя и резко уменьшает количество ненужных опытов. Желательно не скупиться на слова и подробно изложить рабочую гипотезу, с которой вы начинаете эксперимент, примерно так: «Результаты (такой-то) серии опытов позволили предположить (то-то). Воздействуя фактором X в условиях Y, мы надеемся получить результат Z, что будет говорить о существовании (такой-то) закономерности» . При проведении следующего, стереотипного, опыта можно ограничиться словами «та же» или «продолжение (такой-то) серии опытов»; • используемая аппаратура и регистрируемые параметры. — Ведь не все результаты регистрации сразу попадут в протокол. Многие пробы будут отправлены в лаборатории, что-то до окончательной обработки останется на лентах регистрирующих приборов. Если в протоколе не будет помечено, что вы брали пробу X или измеряли показатель Y, результаты их могут зате-
ряться; • условия в помещении, где проводится опыт: температура воздуха, влажность , возможно освещенность или уровень шума — все, что может повлиять на его результаты. Известны случаи, когда диссертант получал принципиально разные результаты в будние и выходные дни. Причина, конечно, была простой — троллейбус под окном наводил помехи в регистраторе; • таблица для записи всех данных, регистрируемых визуально (без использования автоматических регистраторов); • поля для записей о любых происшествиях во время опыта (отказах приборов, непредвиденных воздействиях на объект исследования и т.п.). Всякий нормальный человек испытывает сильное желание в графе для примечаний написать : «Ничего особенного». Особенное есть всегда, надо только его не проглядеть. Помните, как один французский король в день начала революции написал в дневнике: «Rien»? Конечно, каждая запись на полях должна содержать указание на время события. Здесь же исследователь записывает и возникшие у него предположения о причинах любых неожиданных результатов опыта. Когда у вас возникнут трудности с трактовкой полученных данных, вы обратитесь к этим записям в попытке понять, почему не подтвердилась ваша рабочая гипотеза или почему данные, полученные в одной и той же сери опытов, столь различны; • заключение — последний пункт протокола. Очень важно в тот же день или, в крайнем случае, на следующий проанализировать результаты опыта (не серии, но именно одного опыта!) и решить, подтвердили они вашу рабочую гипотезу или нет. Заполняя этот раздел протокола, вы, возможно, придете к мысли о необходимости изменить методы, что сбережет вам много сил и времени. Не менее важно то, что при написании диссертации вы будете пользоваться главным образом этими краткими заключениями. Последний совет относительно протоколов опытов: тетради протоколов храните по возможности в сейфе или в железной шкатулке. Разумеется, никакие злоумышленники не станут их похищать. Но такова уж натура человека, что любую бумажку, хранящуюся в сейфе, он не бросает, где попало, и потому не теряет. Храните протоколы как можно дольше. До защиты их может затребовать Совет (что бывает, к счастью, достаточно редко — при остром конфликте в коллективе лаборатории, где была выполнена работа). Долгие годы после защиты вы будете обращаться к старым протоколам, потому что у вас будут появляться новые гипотезы и вы захотите вновь взглянуть на старые данные, но уже под новым углом зрения . ЭКСПЕРИМЕНТ: артефакты, достоверность и значимость данных Между людьми науки существует одно молчаливое, общепринятое и удивительное, по сути, соглашение. Если бы оно было выражено словами, то звучало бы примерно так: текст диссертации является (более или менее точным) отражением эксперимента, а тот в свою очередь отражает какую-то небольшую часть Природы. Отсюда следует, что, бесконечно манипулируя текстом диссертации, усиливая вывод № 3, и «приглушая» положение № 2, сливая главу 4 с главой 5 и вводя кроме «Общего обсуждения» еще и «Заключение», мы хоть сколько-нибудь приближаемся к познанию Истины. Но были ли надежны исходные данные, заложенные в этот текст? Были ли они получены с соблюдением элементарных правил исследования, да и знал ли автор об этих правилах? — Пожалуй, нет. Ведь диссертантами разработано такое количество новых способов лечения, предложено столько усо-
вершенствований методов исследования здорового и больного человека, что если бы все они получили распространение и дали бы те же результаты, что и в руках соискателя, мы, наверное, уже сегодня жили бы в XXII веке. Итак, может быть, главный парадокс, связанный с подготовкой и защитой диссертаций, заключается в том, что мы обсуждаем ее текст, очень редко вникая при этом в то, насколько достоверны сами экспериментальные данные. Зачастую изложение собственно результатов исследований просто не читают. Как сказал один из наших учителей, человек огромного научного опыта и бесспорный авторитет во всем, что касается диссертаций, «смотрят только «Введение» и «Выводы», опыты никто смотреть не станет». По-настоящему, за советом исследователь должен приходить не тогда, когда первый вариант диссертации оттягивает дно его портфеля, а тогда, когда он задумал первый эксперимент. Не торопитесь возражать! Разумеется, вы, как и все мы, приступая к работе над диссертацией, приходили и не раз к учителям, но речь там шла исключительно об общем направлении работы и ее перспективности (или, на научном жаргоне, о диссертабельности) — и все! Пытались ли вы обсуждать с мэтром конкретные схемы основных экспериментов? — Вряд ли. Вам было совестно отвлекать «по мелочам» (если бы это были мелочи!) уважаемого человека, а он, действительно, был занят сверх своих возможностей. В результате вы, как и десятки тысяч исследователей до вас, учились почти исключительно на собственных ошибках. Errare humanum est — человеку свойственно ошибаться. Хочется добавить: диссертанту свойственно ошибаться в свою пользу. И дело здесь не в сознательном обмане из-за боязни сообщить отрицательный результат и остаться без ученой степени. Нет, чаще исследователь, невидимым себе самому движением «подталкивает шар к лузе». Он страстно желает получить положительный результат, что-то открыть, предложить, доказать себе и окружающим, что он состоялся как личность и специалист. А вокруг — ни души. Разве заметят это «движение локтем» ваши помощники, если вы и сами-то не подозреваете о нем? Вот здесь и поднимает голову вечный враг открытий, способный к бесконечной мимикрии, неистребимый , как Лернейская гидра — артефакт. Все последующие манипуляции данными, все изощренные методы математической обработки принципиально ничего не изменят. Артефакт будет дробиться и умножаться, принимать причудливые формы и умрет не раньше, чем погубит вашу работу. Нет, степень вы, конечно, получите, но клиники и лаборатории, включая ту, в которой работаете вы сами, попробовав предложенную вами новинку, быстро вернутся к добрым старым способам исследования и лечения. Помните, как нас учили: общественная практика — критерий истины? Поэтому с самого начала надо принять принцип: при всех условиях, при любой возможности — играть только против себя. Один высокопоставленный генерал времен Второй мировой войны говорил своим штабным офицерам: «Приведите мне все доводы против того, чтобы я подписал этот документ». — Только если доводы помощников не убеждали генерала, он подписывал приказ. Он не был исследователем, но обладал прекрасным даром логики и пониманием громадной цены своих ошибок. Другой, еще более яркий, пример ответственного подхода к принятию решения. Говорят, что во время процессов канонизации и беатификации, проводимых Священным трибуналом в Риме, одного из наиболее опытных кардиналов назначают «адвокатом дьявола». Очевидно, что он должен привести все факты и соображения против того, чтобы умерший праведник был признан святым или блаженным. Последний, и самый знакомый всем, пример — принцип состязательности в судебном споре. С него в какой-то мере и была скопирована процедура публичной защиты диссертаций. К сожалению, анализ прямых доказательств — вещественных и устных, обязательный в суде, в диссертационном совете заменен рассмотрением текста диссертации.
Попытаемся рассмотреть наиболее частые и типичные причины появления артефактов . Невозможно дать их полный перечень, но обязательно сделать главное — внушить читателю неистребимое желание отыскивать и уничтожать артефакты, как бы искусно те ни маскировались. Правило первое — метрологическое обеспечение эксперимента должно быть адекватным его задачам. Хотелось бы предупредить исследователей против упрощенного подхода «чем точнее прибор, тем лучше». В принципе, это так, но очень точные приборы и стоят дороже, и капризнее в эксплуатации. И если такой прибор незаметно для вас начинает «врать», ваша вера в его высокий класс точности может помешать вам заметить артефакт. Как правило, после предварительных исследований вы уже знаете диапазон, в котором колеблется исследуемая вами величина. Очевидно, что если вещество X, введенное в системный кровоток, вызывает повышение температуры тела на 2,5 ° С, то термометра с ценой деления в 0,1 ° С вполне достаточно, лишь бы он был надежным. Несколько отвлекаясь, скажем, что уровень метрологического обеспечения в большинстве наших лабораторий таков, что следует основательно подумать, прежде чем браться за исследование фактора, изменяющегося в пределах ± 10% от исходного уровня. Только необычайная важность задачи в сочетании с дотошной метрологической требовательностью могут оправдать такое исследование. К счастью, Природа еще оставила и нашему поколению явления, изучение которых не требует «глубинного бурения» и может производиться методом «открытого карьера». Надо только найти эти явления, найти или приготовиться к мукам метрологических процедур. Есть исследователи особого педантичного склада, которым доведение измерительной аппаратуры до немыслимой степени точности доставляет острое, почти физическое наслаждение. Осторожно! Погоня за восьмым знаком после запятой может заслонить от вас поиск главного — «устойчивой существенной связи между предметами или явлениям и материального мира» (примерно таково определение понятия «научное открытие»). Все сказанное совсем не означает, что можно вообще избежать метрологических процедур. Даже если вам повезло исследовать очень яркое явление, такое, при котором регистрируемый параметр отклоняется от исходных значений в полтора- два раза, вы обязаны перед серией экспериментов и по ее окончании сравнить показания своих приборов с эталонными. Например, в любой солидной статье, посвященной газоанализу, непременно сказано, что электронный газоанализатор, скажем фирмы Beckman, перед началом измерений и по их окончании был проверен по знакомому нам со студенческих времен прибору Холдена. Другой пример — отрицательного свойства. К вам приходит уважаемый человек, представитель частной отечественной фирмы, специализирующейся на разработке и выпуске исследовательской аппаратуры. (Подвижник! Остальные торгуют дешевыми факсами и микроволновыми печами фирмы Bosch.) Этот человек — доктор наук (!) — ставит на ваш стол небольшой прибор, просит закатать рукав и, наложив манжетки на плечо и концевую фалангу пальца, нажимает на две кнопки. Раздается шипение и из микропринтера выползает лента, на которой указаны не только частота сердечных сокращений, систолическое и диастолическое артериальное давление (это бы еще что!), но также ударный объем и сердечный выброс плюс 33 «основных показателя гемодинамики». «Помилуйте,- говорите вы, — но ударный объем-то — как?» — «А по осциллограмме, у нас есть программа, — и похлопывает по ящичку размером с коробку для сигар. — С вас всего (сумма в долларах) . Министерству (название) продаем в 3,5 раза дороже». — Ну, как тут объяснить, что методы определения ударного объема и сердечного выброса по осциллограммам давно скомпрометированы в мире, что ни один метод их оценки не будет признан без сравнения с dye dilution — разведением красителя? Но ведь кто-то уже ку-
пил это чудо техники! И скоро на защите диссертации (хорошо, если кандидатской) мы услышим: «После проведения названных лечебных мероприятий минутный объем кровообращения возрос на 12,2 %, что говорит о...» — А о чем это говорит? Да ни о чем! Гораздо надежнее было бы позвать опытного клинициста и спросить: «Учитель, больному — лучше?» — Ответ был бы точнее и ближе к истине, чем эти мифические 12,2 %. Вот, если бы разработчик прибора и врач-исследователь ограничились только измерением так называемых «прямых показателей» — частоты сердечных сокращений, артериального давления и т.п.! Но грех наукообразия завел их в определение бесчисленных индексов, производных и проч. и проч. Достаточно начать аргументировать свои выводы подобными «производными» и вы выходите из-под любой критики — и чужой, и собственной. Совет вообще промолчит, подавленный обилием цифр, которые нельзя ни с чем сравнить, а следовательно, и опровергнуть. Уход от критики с помощью эзотерических понятий — подарок артефакту и надругательство над истиной. Разумеется, объект исследования должен быть адекватным его задачам. Клиницисты выполняют это правило с легкостью: мононуклеоз изучают на больных с мо- нонуклеозом. Экспериментаторам же надо помнить слова Августа Крога о том, что для каждого исследования есть наиболее подходящий вид животных. Следующее обязательное мероприятие — рандомизация. Начало эксперимента. Исследователь уже примерно (всегда — примерно и никогда — точно) знает, что он собирается делать. Экспериментальная установка готова. «Маша, принесите кролика !» — (крысу, морскую свинку — не важно). Маша идет в виварий и приносит- таки кролика, но какого или вернее которого из тех, что там были? Если спросить об этом исследователя, он уверенно ответит, что животное было выбрано в случайном порядке. — Неправильно! Выбор был сделан в произвольном порядке. Различие между этими двумя процедурами объясняется в начале любого хорошего руководства по биологической и медицинской статистике. Лаборантка взяла кролика из клетки, находящейся на полметра от пола вивария — это самые удобные клетки: к нижнему ряду труднее наклоняться, а кролик из верхней клетки, бывает , успевает царапнуть вас задней лапой. Не все ли равно, где сидел кролик до эксперимента? — Нет. Самых тяжелых или самых буйных животных лаборанты, не задумываясь, сажают в клетки нижних рядов — а это, согласитесь, нарушает принцип случайности выбора. Конечно, виварий может быть идеально организован: клетки на одном уровне, животные строго одного веса и т.п., но всегда найдется бесчисленное количество других факторов, препятствующих случайному выбору. В тех же руководствах по статистике под названием «рандомизация» описаны элементарные процедуры, позволяющие обеспечить случайность выбора объекта. Если вы собираетесь сравнить два способа лечения, вы должны: • определить и, насколько возможно, формализовать показания к применению этих методов, то есть заранее назвать нозологическую форму и, если необходимо, другие признаки будущих больных, которые подвергнутся лечению либо старым, либо новым способом: пол, возраст, и т.п. Любой больной, поступающий в клинику или отделение и соответствующий всем заранее определенным параметрам, автоматически попадает в круг вашего исследования и ему присваивается порядковый номер; • заранее заказать в любом компьютерном центре таблицу случайных чисел от 1 до 1000 и разделить ее пополам: 500 чисел до черты и 500 — после. Сверху пишете название старого способа, снизу — нового. Поступает больной. Допустим, его номер 48. Смотрим в таблице: число 48 оказывается в нижней части массива. Этот больной должен получить лечение новым и только новым способом. Никакие перестановки здесь недопустимы. Если позволить себе их, то невольно
начнешь отбирать для применения нового способа лечения «наиболее перспективных» больных. В результате «койкодень» в опытной группе будет существенно меньше, чем в контрольной, и количество осложнений — тоже и т.п. После этого можно обрабатывать полученные данные сколь угодно изощренными методами — результаты останутся недостоверными. Вспомним слова Гексли о том, что математика — это жернов, который перемалывает все, что бы под него ни положили. Мощь жернова не превратит сорняки в пшеницу. Именно поэтому предложенное вами будет жить недолго. В случае неклинического, чисто экспериментального исследования метод рандомизации применяется точно также: животных нумеруют и делят на опытную и контрольную группы в соответствии с таблицей случайных чисел. Желательно, чтобы ни исследователь, ни его помощники не знали, к какой из двух групп относится данное животное, и вводят они исследуемый препарат или плацебо («слепой контроль») . Если же удастся организовать дело так, чтобы принадлежность объекта исследования к опытной или контрольной группе оставалась неизвестной ив течение всего эксперимента, и во время первичной обработки данных, это уже будет double blind control, близкий к мировым стандартам. В этом случае исследователь узнает, где — опыт, а где — контроль, только в момент просмотра сводных таблиц или рисунков. А теперь, положа руку на сердце, скажите, часто ли вы и ваши коллеги это делаете? Защита не зря именуется публичной. Это означает, что вы имеете полное право прийти на заседание Совета и задавать соискателю любые вопросы относительно его работы. Если вы точно знаете, что сегодняшний соискатель завтра не придет на вашу собственную защиту, задайте ему один короткий вопрос: «Как вы осуществляли рандомизацию?» — Ответа не будет, точнее, будет игра словами с целью замять вопрос. Если же вы благоразумны, задайте тот же вопрос не на защите, а после нее, при личной встрече. Результат будет тот же. Тому, в ком развит элемент артистизма, можем посоветовать способ рандомизации одновременно простой, надежный и производящий неизгладимое впечатление на учеников и помощников. Произвольно (а не в случайном порядке) выбираем животное . Доводим эксперимент до момента инъекции, не зная заранее, будет ли это «опыт» или «контроль», и таким образом, исключая всякую возможность подсознательного подыгрывания самим себе, зовем любого постороннего человека и просим его подбросить монетку. «Орел» — вводим препарат, «решка» — плацебо. Если хотите, смейтесь, а по-моему, это и есть поиск истины. Я до сих пор храню пятак, много лет назад случайно застрявший в люстре во время проведения такой рандомизации. Здесь уместно рассмотреть точное значение двух терминов — «достоверность» и «статистическая значимость». Эти понятия почти всегда смешивают. Если вы, применив адекватный задаче метод исследования, получили какой-либо результат, если вы измерили то, что измеряли, то есть не получили артефакт, ваши данные по определению достоверны, даже если это единичный результат однократного измерения, который, разумеется, не может быть подвергнут никакой статистической обработке. Поскольку исследователь почти всегда работает не с генеральной совокупностью объектов, а с их выборкой, для перенесения отмеченных закономерностей с выборки на генеральную совокупность он обязан обработать экспериментальные данные статистическими методами. Если повезет чуть-чуть, результат окажется статистически значимым, то есть его можно будет перенести с ваших, скажем, 50-ти больных на всех больных (того же пола, возраста и т.п.), страдающих тем же недугом. Правда, и здесь будет сделана существенная натяжка: больные, поступавшие в вашу клинику, не представляют собой рандомизированной выборки из генеральной совокупности. Но тут вы, очевидно, бессильны. Вряд ли вы можете получить хотя бы общегородской список всех больных с каким-либо диагнозом и вызывать их для лечения в строго случайном порядке. Если быть очень
придирчивым, то следовало бы в названии диссертации после упоминания нозологической формы указывать: «проходивших лечение в такой-то клинике в такой-то период». Все сказанное настолько просто, и настолько часто каждый исследователь слышал об этом... Но почему, ответьте, за редчайшим исключением диссертанты твердят о «статистической достоверности» их данных? Может быть, дело в том, что курсы статистики, читаемые аспирантам, заведомо перегружены описанием заумных математических критериев, и простые истины остаются за пределами учебных программ? Есть и еще одна возможная причина этого недоразумения. Всякий специалист стремится быть крупным специалистом. Химик обижается, когда его просят произвести банальный синтез, скажем, субстанции Р, а не ее четырхзаме- щенного и нигде в мире не существующего аналога. Специалист по биологической и медицинской статистике с готовностью расскажет вам о каких-нибудь «полумарковских процессах» (бедный полуМарков!), но неохотно станет объяснять вам ограничения к применению критерия Стьюдента. Кроме того, у математиков, работающих среди исследователей-медиков, есть очаровательная склонность говорить непонятно и отделываться от просящих совета и помощи снисходительными улыбками . Может быть, это результат глубокого внутреннего конфликта? Ведь вокруг тебя снуют люди, неспособные отличить интеграл от дифференциала, и все они имеют высокие ученые степени, как-то ухитряются делать важное дело и пользуются уважением сограждан... А ты знаешь так много и почти всегда в тени! Следующее по порядку, но не по значимости, после метрологии и рандомизации, средство борьбы с артефактами — строго продуманная регистрация исходных или фоновых значений параметров. Столь распространенный метод измерений «до- после» не имеет права даже называться научным методом. Когда «до» и когда «после» измерял избранные функции исследователь? Ведь абсолютно ясно, что любой параметр биологической системы постоянно колеблется, флуктуирует под действием столь многочисленных и столь малых по величине воздействий, что мы можем считать подобные изменения случайными и любое исходное значение параметра оценивать только статистически. Если вас не убедили эти рассуждения, измерьте несколько раз в стандартных условиях какой-либо показатель, особенно из числа интегративных, например, физическую работоспособность, и вместо прямой или слегка извилистой линии, соединяющей данные, вы получите широкий коридор нормальных исходных значений. А теперь подумайте, насколько достоверны будут отмеченные вами «измерения физической работоспособности», если вы оцените исходный уровень однократно. Если есть физическая возможность регистрировать исходные значения интересующего вас параметра на протяжении некоторого времени, это обязательно следует сделать. В математике есть правило, гласящее, что минимальное количество точек, позволяющее хотя бы приблизительно представить кривую, равно четырем. Измерьте параметр 4-6-8 раз через равные промежутки времени и изобразите эти данные в системе координат. Без применения каких-либо специальных средств анализа вы увидите, происходит ли изменение среднего уровня показателя (рост или снижение — неважно) или перед вами просто колебания вокруг некоторой горизонтальной линии. Если вы убедились в том, что показатель не изменяется направленно , то есть, флуктуирует, переходите к воздействию изучаемого фактора. Если нет, продолжайте регистрацию «фона» покуда это возможно. В крайнем случае, откажитесь в этот день от проведения опыта и, обдумав причины помех, начинайте заново, на новом животном и, может быть, в несколько иных условиях. Приведем пример (рис.3 и 4).
t Рис.3. Суждение об исходном («фоновом») уровне параметра Y - ненадежно. Просматривается тенденция к снижению Y. Необходимо продолжить регистрацию, t - время. (Данные получены в одном опыте. Точки, составляющие кривую, не являются средними.) Y t Рис.4. По-видимому, направленных изменений параметр Y не претерпевает. Если нет возможности продолжить регистрацию «фоновых» значений, их среднее арифметическое (пунктир) можно принять за исходный уровень Y0. t - время. Следующее правило предупреждения артефактов. Как уже было сказано, лучше не исследовать процессы, изменяющиеся в пределах 10% от исходного уровня. Чтобы сделать регистрируемый эффект более заметным и, если повезет, даже очевидным, «загрузите» систему, доведите ее до пределов ее возможностей и только после этого воздействуйте на нее исследуемым фактором. Рассмотрим пример. Мы хотим убедиться в том, что вещество X снижает температуру тела. Детали эксперимента не отработаны, дозы вещества — неизвестны. С чего начать? — Поместите животных в холодную среду, и постепенно снижайте ее температуру до той величины, когда животные лишь при крайнем напряжении терморегуляции смогут сохранять постоянство температуры тела, и только после этого вводите ваше вещество X — эффект будет ярким и несомненным. Другой пример. Вы исследуете влияние измененной внешней среды на деятельность человека-оператора и с удивлением обнаруживаете, что в весьма различ-
ных, в том числе и в очень неблагоприятных, условиях среды ваши испытатели показывают стабильные результаты в психофизиологических тестах. В чем причина? — Тесты недостаточно трудны, они не требуют полной мобилизации возможностей оператора. Остающиеся резервы столь велики, то легко перекрывают явно неблагоприятное внешнее воздействие. Максимально усложните тесты, введите элемент соревнования, чтобы насколько возможно усилить мотивацию, и посмотрите, так ли уж безразлично для деятельности испытателей воздействие данного фактора внешней среды. Еще одно правило гласит: забудьте выражения «я заканчиваю набор материала», «материал у меня давно набран» и т.п. Может быть, тот, кто первым пустил в обращение эти слова, вырос в семье портного? Ведь не станет же уважающий себя портной шить костюм, не набрав полностью необходимый материал! Но исследователь не может позволить себе в самом начале работы определить набор методик и, ничуть не изменяя их, «набирать» экспериментальные данные! Каждый отдельный опыт, каждое отдельное клиническое наблюдение должны быть тщательно обдуманы в тот же день, когда они были проведены. Только очень серьезные причины, как, например, окончание работы городского транспорта или явные признаки острого утомления экспериментатора, могут оправдать перенесение процесса обработки на следующий (но не более!) день. Необработанный эксперимент — погубленный эксперимент, и это — правило без исключений. Немедленная обработка результатов дает громадные преимущества исследователям, работающим в одиночку или в составе малых групп единомышленников . Большие научные коллективы с их огромными массивами данных и неизбежным разделением труда не могут обеспечить немедленную обработку результатов эксперимента . Почему это важно? — Причин, по меньшей мере, две. Во-первых, исследователь «по свежим следам» легче заметит несовершенство методики, появление странных, невероятных значений регистрируемого показателя, то есть вмешательство артефакта. Тогда он примет соответствующие меры, подправив методику и, сведя, таким образом, к минимуму потери труда и времени — неизбежные спутники «больших» экспериментов. (Разумеется, после любого существенного изменения методики опыт снова должен быть повторен в количестве, достаточном для получения статистически значимых результатов.) Во-вторых, при обдумывании свежих результатов исследователь еще удерживает в памяти множество деталей, не внесенных в протокол. Одна из них может оказаться очень важной, если не решающей для объяснения результатов. При «отложенной обработке» эти ценные детали эксперимента будут безвозвратно забыты. В качестве последнего довода в пользу немедленной обработки экспериментальных данных скажем, что даже очень, казалось бы, рассеянные исследователи из числа добившихся значительного успеха в науке, могли пренебречь многим, но не этим правилом. Сделал — обдумай — запиши в конце протокола, к чему пришел и что хотел бы сделать завтра. Завтра прочти — сделай — обдумай и так без конца. Даже при экономном отношении к труду и бумаге за несколько лет у вас накопится большой массив данных, «переварить» его вы сможете, только опираясь на эти «микрообсуждения», «микровыводы» и «микропредположения», оставшиеся на полях протоколов. ЭКСПЕРИМЕНТ: распространенные заблуждения и вредные поверья, или чего диссертанту НЕ следует делать Постараемся перечислить наиболее распространенные среди начинающих исследователей заблуждения и вредные поверья. Порядок перечисления — произволен и не
указывает на большую или меньшую значимость или встречаемость того или иного «уклона». Заблуждение первое частично было рассмотрено в разделе «Артефакты, достоверность и значимость данных». Оно заключается в том, что всевозможные индексы и производные, образованные из обычных «прямых» физиологических, биохимических и прочих показателей, могут добавить нечто принципиально новое к пониманию биологических процессов. Исследователь наивно полагает, что если он разделит, скажем, частоту сердечных сокращений на частоту дыхания и прибавит к результату величину пульсового давления, то получит некий новый и более мощный инструмент для проникновения в суть явления. Это замечание не следует понимать буквально. Расчет потребления кислорода на квадратный метр поверхности тела, соотношение экскреций натрия и калия с мочой — примеры вполне оправданного отхода от «простых» показателей. Примером противоположного рода может служить то, во что усилиями энергичных исследователей (часто — молодых диссертантов) была превращена здравая идея вариационной пульсометрии. Соблазн городить один на другой индексы и соотношения привел к появлению десятков новых параметров, каждый из которых отражает лишь субъективные пристрастия его автора. Утверждения о том, что такой-то индекс указывает на преобладание в механизмах регуляции такого-то компонента — типичный пример наукообразия. И хочется вслед за генералом-эмигрантом у Тэффи сказать: «Все это, конечно, хорошо, господа! Очень даже хорошо. А вот... ке фер? Фер-то ке?» — Что с этими результатами делать дальше? Приведем пример: начинающий исследователь заявляет о создании «ИМ — индекса Мыльникова» (фамилия изменена): ИМ = (САД / ДАД) ЧСС, где САД — систолическое артериальное давление, ДАД — диастолическое артериальное давление, ЧСС — частота сердечных сокращений. Чуть ли не половину своей диссертации он посвящает рассуждениям о динамике «ИМ» в процессе адаптации моряков к длительному подводному плаванию. С детской непосредственностью он уверяет опытных морских врачей, что величины ИМ до 117,3 указывают на благополучный ход адаптационного процесса, а ИМ более 121,5 должен вызвать у врача тревогу. В результате даже самые благодушные члены Совета не могут отказать себе в удовольствии потрепать злополучный индекс и его незадачливого автора. Если бы соискатель ввел в формулу еще две- три переменных, уже никто не понял бы, о чем вообще идет речь. А был бы он опытен, так назвал бы индекс именем своего учителя — члена-корреспондента одной из академий, название которой начинается со слова «Российская». Это, конечно , шутка. Не вводите ненужных индексов, пользуйтесь «прямыми» показателями . Заблуждение второе: классификация решает проблему. Диссертант, по каким- либо причинам работавший слишком самостоятельно, докладывает, что результаты его исследований позволяют выделить в такой-то реакции три (иногда четыре, иногда пять, но чаще — три) типа реагирования: гипо-, нормо- и гипер-. За этим заявлением обычно следуют процентные соотношения: к гипертипу — столько- то, к нормо- столько-то и т.д. На этом гордый проделанной работой диссертант замолкает, ожидая одобрения: он разработал новую классификацию! Жаль, если автор не понимает, что любая классификация по одному признаку сама по себе никакой ценности не имеет. Ценность классификация приобретает только тогда, когда в ней использовано одновременно не менее двух систем критериев. Рассмотрим это на простом примере. Утверждение о том, что все люди делятся на худых, средней комплекции и толстых — лишено научного содержания. Его невозможно подвергнуть критике. Любой континуум можно разделить на три, пять, десять или х-1 отрезков. Число их определяется только вкусами автора. Повторим, подобное утверждение бессодержательно, поэтому оно не может быть ни верным,
ни ошибочным. Если же автор одновременно показывает, что представители выделенных им конституциональных типов с разной вероятностью заболевают, скажем, атеросклерозом — такое содержание в сообщении появляется. В принципе, любая классификация должна указывать на связь между двумя или несколькими параметрами. Относительно классификаций хотелось бы процитировать один из апокрифических законов то ли Мэрфи, то ли Фланнагана: «Всякая полезная классификация содержит от трех до шести градаций. Если их меньше трех — это не классификация, если их больше шести — она никому не нужна». За этой шуткой стоит вполне серьезный закон психологии, гласящий, что объем внимания (и с некоторыми поправками — непосредственной и оперативной памяти) не превышает 7 ±2 альтернативы («магическое число Миллера»). Знание этого закона очень важно для исследователя. Заблуждение третье является результатом увлечения корреляционным анализом. Измерив множество физиологических, биохимических и прочих показателей, наш диссертант отправляется в вычислительный центр, где заполняет матрицу данных, скажем, 20x20. Машина выдает таблицу коэффициентов корреляции размером с полу торо спальную простыню, притом величина этих коэффициентов колеблется от - 0,11 до +0,17. Величина массива данных делает эти коэффициенты статистически значимыми, что прямо указывает на то, что связь между исследуемыми факторами — маловероятна, и заниматься поиском ее — пустая трата времени. Вместо того, чтобы сразу понять это, автор начинает размышлять о причинах слабых связей между параметрами Н и В, L и М. Иногда приходится слышать удивительные утверждения о том, что есть особые области знания (например, психология), в которых связи между отдельными явлениями настолько слабы, что и г=0,20 заслуживает рассмотрения. Оставим это утверждение без комментариев. Очередной шаг в развитии компьютерной техники принес новую проблему: ориентируясь на величину корреляции между отдельными параметрами, машина объединяет их группы или факторы. Диссертанты получили возможность начать захватывающую игру: теперь они анализируют корреляционные связи между такими факторами. Конечно, Совет с интересом выслушает, что, например, индивидуальная переносимость человеком дыхания смесью с пониженным содержанием кислорода связана сильной корреляционной связью (г>0,75) с фактором Нг, в который входят: (а) масса тела с отрицательным знаком; (б) длина стопы; (в) кислотность желудочного сока натощак и (г) скорость простой сенсомоторной реакции. А нам остается только вновь повторить вместе с героем Тэффи: «Фер-то ке, господа?» Заблуждение четвертое: усилия во вспомогательных областях способны существенно повысить класс вашей работы. Еще лет десять назад довольно часто встречались исследователи-биологи и медики, считавшие для себя неприличным появиться в халате, из кармана которого не выглядывала бы отвертка3. Они паяли, собирали и налаживали, они обеспечивали ощущение занятости себе и другим, но очень мало что добавляли к своей основной специальности — физиологии, биохимии , клинике. Теперь эта тенденция ухода «на стык наук» приняла иные, более массовые и еще более разрушительные формы. Диссертанты проводят за дисплеем компьютера значительно больше времени, чем собственно у своей экспериментальной установки. Прозрачные коробочки с десятками дискет, разрывающий душу жаргон , в котором смешались плохо прочитанный английский со школьным арго... и обязательное выражение глубокой думы на челе. Как объяснить молодому человеку, что профессиональным компьютерщиком он не станет, но очень возможно, не станет и физиологом, биохимиком или морфологом? 3 Нет, просто все приходилось делать самому, потому что электронщики, стеклодувы и прочие необходимые специалисты не были предусмотрены по штату. В лучшем случае была только низкооплачиваемая лаборантка.
Такое увлечение все новыми и новыми «программными продуктами» (слова-то какие !) — не что иное, как подсознательная попытка уйти от крайнего напряжения мысли, необходимого для открытия чего-то нового в вашей собственной проблеме. «Внутренний человек», черная тень которого не раз ляжет на страницы вашей диссертации, спасает вашу психику от, возможно, чрезмерного напряжения и подсказывает вам: «Есть новая программа! Возможности — в четыре раза больше всех предыдущих версий!» А вам бы и прежней версии хватило бы «за глаза», только направить ее пусть и небольшую мощь надо было на решение проблемы, если вы, конечно, не передумали заниматься наукой. Появление персональных компьютеров на столах исследователей принесло им великое облегчение: упростились обработка и хранение данных как экспериментальных, так и литературных, изготовление иллюстраций, редактирование текстов и многое-многое другое. Я не специалист в области применения компьютеров в биологии и медицине, поэтому в разделах, посвященных конкретным главам диссертации, ограничусь немногими советами по использованию компьютерной техники (более подробные сведения исследователь легко найдет в специальных руководствах) , а здесь основное внимание будет уделено отрицательным последствиям этого несомненного технического чуда. Распространение word processors резко снизило требования, которые соискатели кандидатской степени предъявляли прежде к качеству собственных сочинений. Еще несколько лет назад стоило трижды подумать, прежде чем отдать рукопись машинистке — ей полагалось платить, и больше двух перепечаток тощий карман диссертанта не выдерживал. Иное дело теперь! Можно принести научному руководителю что угодно, и пусть себе исправляет то, что вы должны были бы исправить сами, если бы не ленились. После замечаний руководителя вы легко «перетасовываете» текст, не улучшая всерьез его качества, и приносите снова: «Ва- силь Василич, я все переделал». После пятого раза Василий Васильевич сдастся и скажет: «Ладно, Коля, подавай в Совет». — Степень будет получена, но качество подготовки специалиста окажется ниже, чем пять-десять лет назад. Печально ! Заблуждение пятое касается необходимого объема выборки. Здесь не действует правило «чем больше, тем лучше». Размер выборки должен обеспечить получение статистически значимого результата. Если такого результата нет, можно попытаться расширить выборку, но это редко дает желаемый эффект. Настоящая закономерность заметна и на небольшой выборке, если нет — значит, не такая уж это и закономерность. Лучше остановитесь, подумайте, подправьте методику исследования и употребите силы и время на поиск в новом направлении. Если неразумное расширение выборки можно считать малым грехом, то метание от одной методики к другой — грех тяжкий. Представим себе так называемое лон- гитюдное исследование, идея которого заключается в длительном (многомесячном или даже многолетнем) отслеживании динамики каких-либо физиологических, психофизиологических или иных показателей в одной и той же группе испытуемых или экспериментальных животных. Поставив себе такую задачу, исследователь должен после относительно краткого периода «пристрелки» определить, насколько это возможно, окончательный перечень методик. Он должен отчетливо понимать, что любое изменение методик «отправит в корзину» все данные, полученные с помощью предыдущего варианта. Добавление новых методик также подорвет идею «лонгитю- да». Вариантом этой же ошибки является частичная замена объектов исследования в ходе самого исследования. Представим сказанное в виде схемы (табл.1). По-видимому, направленных изменений показатель не претерпевает. Если нет возможности продолжать регистрацию «фоновых» значений, среднюю их арифметическую можно принять за исходный уровень показателя.
Таблица 1. Проведенные исследования Методики Этапы исследования «Фон» 1 2 3 4 5 6 7 8 «Финал» А * * * * * * * Б * * * * В * * * * * * * * * * Г * * * * * Д * * * * * * * Примечание: Звездочками показано наличие экспериментальных или клинических данных, полученных на этом этапе исследования с помощью конкретной методики. Очевидно, что только данные, полученные с помощью методик В и (с некоторыми оговорками) А, можно считать соответствующими замыслу работы. Будут ли они достаточны для формулирования хоть каких-то закономерностей? Ссылки на «объективные причины», не позволившие произвести полноценные наблюдения, Совет не примет! Так что некоторый уровень самодисциплины и упорства здесь совершенно необходим. Чтобы избежать этой ошибки, исследователь, кроме тщательного планирования эксперимента, должен еще и обрабатывать данные, полученные на каждом его этапе, до начала следующего и заносить результаты в обобщающие таблицы. В противном случае за ежедневной суетой диссертант может и не заметить (!) изменений, которые он сам же внес в методику. Заблуждение шестое: подсчет процентных отношений при малом объеме выборки. Согласно давней традиции проценты можно подсчитывать только при числе наблюдений (п) не менее ста. Поэтому в клинических работах процентные показатели применяются чаще, чем в экспериментальных. ЭКСПЕРИМЕНТ: опубликование основных результатов К моменту защиты диссертации основные результаты исследования должны быть опубликованы в открытой печати. Таково требование ВАКа. Если исследователь работает над диссертацией более трех лет, то за это время он успевает опубликовать две-три, журнальные статьи и тезисы десятка докладов. В этом случае вопрос о полноте опубликования результатов не возникает. Иная ситуация складывается, когда исследователь начинает работу над диссертацией в первый день обучения в аспирантуре и намерен ровно через три года сдать свой труд в Совет. В этом случае он должен будет в течение второго года аспирантуры отправить в печать несколько своих работ. Желательно, чтобы среди них были и одна-две журнальные статьи. Диссертант не должен возлагать большие надежды на третий год обучения. За этот последний год он успеет опубликовать только тезисы одного-двух докладов. Но это — последний резерв, и рассчитывать на него неразумно. Поэтому в начале второго года аспирантуры вы просто обязаны преодолеть
лень, несобранность и естественный для каждого нормального человека страх перед чистым листом бумаги и написать свою первую работу для печати. Вряд ли вы будете ею потом гордиться, но уйти от этого трудного дела означает признать свою несостоятельность. Последующие ваши публикации будут все лучше и лучше, и их успех утешит вас. Решительно заявляем, что все рассуждения диссертанта о том, что главные результаты еще не получены, что надо подождать еще месяц или два — пустые отговорки. Подготовка работ к печати — школа для исследователя. Дисциплинирующее воздействие этого процесса невозможно переоценить. Только высказывая свои мысли читателям, мы, наконец, продумываем их до конца. Так что любые возражения против подготовки работ для печати — уступка тому большому лентяю, который живет внутри каждого энергичного и деятельного человека. Перед тем, как приступить к написанию вашего первого научного труда, просмотрите следующий раздел — «Общие правила работы над текстом». Изложенные в этом разделе советы применимы не только к диссертациям, но к сочинениям меньшего масштаба. Так называемые «тезисы» — особый вид научного сообщения. Само их название говорит о том, что первоначально они представляли собой краткий перечень идей и принципиально важных фактов, которые автор собирался доказать в предстоящем публичном выступлении. К нашему времени сложилась традиция, согласно которой за опубликованием тезисов не обязательно следует доклад с трибуны или у стенда . Оргкомитеты научных конференций съездов и т.п., рассылая многочисленные приглашения, иногда просят автора сообщить, собирается ли он делать доклад или желает ограничиться опубликованием тезисов. Иногда оргкомитет уже после принятия к опубликованию всех тезисов решает, кому из авторов предложить выступить с докладом, кому — нет. Причина возникновения такой практики проста: взносы, которые платят за опубликование тезисов авторы, не получающие приглашения приехать на конференцию, помогают оргкомитету оплатить издание сборника, аренду зала, транспорт, связь и т.п. Привлечение спонсорских средств, кажется, ничуть не изменило описанную выше практику: расходы на проведение собраний растут быстрее, чем способность оргкомитетов находить добрых и богатых самаритян. Многие международные и национальные ассоциации физиологов, биохимиков и т.п. ежегодно проводят общие собрания своих членов и публикуют тезисы докладов в виде приложения к издаваемому ими журналу. Членство в такой ассоциации дает вам возможность публиковать по одной страничке английского текста в год. Приезжать на конференцию, разумеется, не обязательно. Взносы российских членов подобных ассоциаций, часто ниже, чем представителей других стран. Сейчас «тезисы доклада» из декларации превратились в краткое описание проделанной работы. В них присутствуют и «Цель», и «Методы», и «Результаты», и «Выводы» (хотя сами эти названия микроразделов чаще всего опускаются). Таким образом «тезисы» по форме стали неотличимы от реферата журнальной статьи. В международной практике и то, и другое называется одним и тем же словом — abstract. Главное достоинство «тезисов» заключается в том, что они практически никогда не подвергаются редактированию и потому дают начинающему автору возможность опубликовать хоть что-то, не попадая под огонь критики рецензентов, что почти неизбежно происходит при направлении первой статьи в журнал, в редколлегии которого научный руководитель автора не имеет близких и верных друзей. Недостатки тезисов как формы научного сообщения являются зеркальным отражением их достоинств. Если автор уже «встал на ноги», но по-прежнему ограничивает свою литературную деятельность рассылкой тезисов в оргкомитеты разнообразных конференций и не готовит статей и монографий, отсутствие критики рецензентов неизбежно скажется на качестве его работы. Так что в начале пути
публикуем тезисы, потом — что-нибудь более существенное и тезисы — от случая к случаю. Допустимо и даже полезно только что опубликованные тезисы развернуть в журнальную статью. Верх корректности - дать в ней сноску: «предварительные результаты этой работы были доложены на такой-то научной конференции». В наших журналах, в отличие от международных, такие ссылки до сих пор, к сожалению, редки. Давая названия своим публикациям, решительно откажитесь от ненужных вводных слов: «О...», «К вопросу о...». Это - остатки античной традиции, например, De vita Julii Agricolae или De origine et situ Germanorum. С середины XX века такие названия вышли из употребления. Некоторые зарубежные журналы требуют, чтобы в названии статьи было не более 80 знаков, но английские слова короче русских. Используйте любую возможность доложить свою работу или ее фрагменты научной аудитории. Это даст вам опыт публичных выступлений, необходимый для предстоящей защиты диссертации, и, главное, критику вашей работы. Руководствуйтесь правилом «чем хуже, тем лучше». Если вас хвалят, это означает, что вы плохо подготовили доклад, публика не вникла в его содержание, и ждет момента, чтобы вежливо уйти. Кто станет без особых причин тратить силы на то, чтобы разобраться в вашей работе? Тем более, зачем высказывать свои замечания к ней, зачем портить отношения? — Похвальные отзывы должны вас просто насторожить: «Они вообще-то воспринимают меня всерьез?» Наоборот, множество вопросов и основательная критика свидетельствуют о том, что вы задели душевные струны своих коллег. Кроме того, они сочли вас достаточно разумным, чтобы быть благодарным за помощь, а не дуться в манере непризнанного гения. Обсуждение работы в стенах родной вам лаборатории или кафедры, к сожалению, малопродуктивно. Вы услышите очень сдержанную критику второстепенных деталей вашей будущей диссертации, но не ее основной идеи или метода. Ведь и то, и другое — выбор вашего научного руководителя, то есть, как правило, непосредственного начальника обсуждающих... Хотелось бы дать начинающему автору один деликатный совет, и понять его следует буквально: при подготовке статей и тезисов не надо «подправлять» экспериментальные данные. Моральная сторона этого очевидна, укажем на другую — деловую. Рано или поздно такой «творец» забывает, где в его работе настоящие результаты, а где — так сказать «искусственные», и начинает верить в собственные фантазии. К сожалению, иногда он ухитряется получить степень кандидата наук (если, конечно не слишком увлекается «реконструкцией» данных), но в последующем обязательно оказывается на обочине и науки, и карьеры. Повторим прописную истину: обман счастья не приносит. И еще один совет: подумайте, прежде, чем ставить перед статьей или тезисами доклада имена мнимых соавторов. Вы хотите сделать приятное тем, кто помогал вам, или, возможно, поможет в дальнейшем — это понятно. Но как Совет, а затем и ВАК выделят вашу долю в этих «коммунальных» публикациях? Постарайтесь до защиты воздержаться от соавторства4. В американских лабораториях проблема решается просто: диссертант всегда — первый автор, руководитель лаборатории — последний. У нас традиции иные, и опытные руководители вообще отказываются от соавторства со своими диссертантами. Например, этого правила неизменно придерживался мой учитель профессор Всеволод Иванович Медведев. Если вы, конечно, не собираетесь после Защиты продолжить работу в этой лаборатории или на кафедре. Если собираетесь, то хотя бы пару статей иметь без соавторов.
ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: общие правила работы над текстом, его структура и последовательность написания глав Работая над текстом диссертации, автор замечает, что силы его быстро идут на убыль. Бодро начав с нескольких страниц в день, он постепенно снижает ежедневную норму, а потом и вовсе делает долгий перерыв. Одна из возможных причин такого снижения работоспособности — неразумный распорядок дня. Диссертанты любят объявлять себя «совами», что дает им моральное право не начинать работу над текстом диссертации до позднего вечера. Военная служба научила нас, что если обстоятельства заставят, из любой «совы» получается прекрасный «жаворонок». Во всяком случае, попробовать стоит. Ложитесь в 8-9 ч вечера и вставайте не позднее 4 ч утра. Ведро холодной воды — на голову, большая чашка кофе, и в вас проснутся такие творческие силы, о существовании которых вы и не подозревали. Сколько раз народная мудрость твердила нам, что «рано ложиться и рано вставать makes a man healthy, wealthy and wise»! Но научные работники — упрямый народ, и после целого дня бестолковой беготни наш диссертант, пожелав домочадцам спокойной ночи, садится в кухне за стол и пытается с помощью кофе и сигарет одолеть накатывающее на него отупение. Не надо упрямиться, последуйте доброму совету, и вы сбережете время, силы и здоровье. Если же вы — счастливый аспирант и не обязаны ежедневно ходить «в присутствие» к девяти утра, попробуйте другой вариант режима. Один- полтора часа сна (не больше и не меньше) примерно с шести-семи вечера, подъем, ведро воды, чашка кофе и «ай да Пушкин!» Четыре-пять часов напряженной работы и снова отбой. Днем можно перепечатывать написанное ночью и заниматься чем угодно, лишь бы не пропустить время вечернего сна. Любой из названных вариантов смещенного режима сокращает количество ваших контактов с людьми, что также сберегает время и силы. Некоторая отрешенность от суеты — обязательное условие любого творчества. Еще Плиний жаловался, что в Риме невозможно писать: мешают светские обязанности. А ведь тогда не было главного зла — телефона! Помните детский стишок: «И такая дребедень целый день. То тюлень позвонит, то олень»? На телефонные звонки ваши близкие будут отвечать: «Он(а) спит. Разбудить?» — «Спасибо, я позвоню в другой раз». Так что смещайте режим и живите на своей собственной планете, не доводя, конечно, дело до развода. Есть еще два заклятых врага автора — алкоголь и телевизор. Если с первым злом большая часть творческих людей как-то научилась хотя бы временно справляться (по принципу «или-или»), то второй враг становится все более коварным. Современное ТВ живет на доходы от рекламы, главное же требование рекламодателя таково: взглянув на экран, зритель не должен найти в себе силы от него оторваться. Организуйте свою жизнь так, чтобы никогда даже не проходить мимо работающего телевизора. «Я посмотрю 5 мин и вернусь за стол», — чтобы выполнить это, нужно обладать патологической силой воли. Разумеется, со своего рабочего места вы не должны слышать телевизор. Если вам трудно «посадить себя за стол», последуйте совету профессора В.И.Бегуна: работайте в одном и том же месте, в одно и то же время суток и в одной и той же одежде. Все эти мелочи помогут вам примириться с неизбежным. По поводу допустимых перерывов в работе над текстом профессор А.Н.Максименков в своей замечательной книге «Лекции по методике НИР» советовал делать перерывы между написанием глав диссертации, но каждую отдельную главу писать единым духом, пока содержание уже написанных частей свежо в памяти. Это прекрасное правило стоит толковать расширительно: всю диссертацию («первый вариант» ее) следует написать в максимально короткое время. Конечно,
от вас потребуется большая «мощность», но общий объем усилий («работа» в терминах физики) существенно сократится. Этому есть две причины: • человек удивительно быстро забывает даже то, что написал сам, в результате появляются повторения и противоречия в данных и их трактовке; • он же подсознательно стремится уйти от интеллектуального и эмоционального напряжения, связанного с сочинительством. Отложив работу над диссертацией, вы с каждым днем испытываете все большее желание забыть о ней навсегда. Горькое лучше глотать быстро. Временную норму определить трудно, но за два месяца вы должны справиться с «первым вариантом» кандидатской диссертации. Бывали случаи, когда это делали за две недели или за месяц. Так что восемь недель, наверное, разумный срок при условии, что автор в это время будет «ходить в присутствие» не чаще одного раза в неделю и не будет обременен сверх меры домашними делами. Перед вами чистый лист бумаги, на котором вы должны полно и ясно изложить какие-то факты и объяснить их значение. Для начинающего автора это задача почти непосильная. По опыту своих первых публикаций он уже знает, что такое «стресс чистого листа». Главная проблема состоит для него не в поиске удачных выражений (хотя и это трудно), но в последовательности изложения. Невероятно трудно сказать все, ничего не упустив, и нигде не повторившись («правду, одну только правду и ничего, кроме правды»). Диссертант отвечает на эту ситуацию одной из двух возможных реакций. Более распространенная из них — неспособность начать, ступор. Другой вариант — обилие слов, метание от одного предмета к другому и постепенно нарастающее ощущение хаоса. Рис.5. «Синтетический, или индуктивный» способ организации текста. Черновики мелких фрагментов текста объединяем в группы, те - в макрогруппы и т.д., пока они не сойдутся в единый текст, например, литературного обзора диссертации. Вы интуитивно чувствуете, что существует некая система изложения, которая позволит вам толково и просто рассказать о предмете. Вам удается нащупать отдельные ее элементы, но вся система в целом ускользает от вашего мысленного взора. Первый способ выйти из этого положения таков. После долгих мучительных попыток определить оптимальный порядок изложения автор, подгоняемый сроком сдачи диссертации, оставляет эти попытки и излагает материал фрагментами, начиная с того, что легче поддается описанию. Фрагменты, чаще в машинописном виде, он раскладывает на широкой плоской поверхности (проще говоря, на полу) и пробегает взглядом первые строки, вспоминая содержание каждого из них. После нескольких таких просмотров он замечает, что между содержанием двух-трех фрагментов есть некоторая близость, и располагает их рядом. Появляется первое «идейное ядро», потом таким же образом — второе, третье и т.д. Позже удается
найти логическую связь между этими группами и объединить их в группы второго порядка, те — в группы третьего порядка. Как правило, на этом процедура систематизации заканчивается. Фрагменты располагают один за другим, и с помощью коротких связующих предложений создают текст5. Заметим, что сделать это на дисплее (без распечатки черновиков) начинающему автору трудно, а скорее — невозможно . «Глубина» материала более чем в две ступени создает слишком большую нагрузку на оперативную память диссертанта. Изобразим описанную процедуру в виде схемы (рис.5). Сказанное не означает, что автор должен полностью закончить дробление одного крупного элемента, прежде чем перейти к другому. Вспомнив что-то важное, он ищет новому элементу место в системе, и либо находит его, либо производит некоторые изменения в системе. Иногда приходится производить переподчинение ее частей. Рис.6. «Аналитический, или дедуктивный» способ организации текста . Не имея пока черновиков текста, работаем «на уровне идей»: пытаемся изобразить на чистом листе бумаги все (или почти все) главные элементы будущего сочинения. Затем разбиваем эти элементы на все более мелкие части. Если вы сомневаетесь в необходимости какого-либо элемента схемы, то помечаете это удобным вам способом, например, вместо гладкой окружности рисуете волнистую линию. Когда будете писать текст, вопрос «нужен — не нужен» решится сам собой, а до того момента неплохо иметь запас идей. Так границы будущей главы (или раздела крупной главы), ее элементы и связи между ними будут почти окончательно определены до того, как первое слово текста ляжет на бумагу. Хотелось бы убедить читателей в том, что логическую задачу «границ и структуры» легче решать на уровне фактов и идей, пока они еще не облечены в словесную форму. Автору не придется решать одновременно две трудные задачи: определять содержание будущего текста и подыскивать наиболее удачные словесные формулировки, что позволит ему добиться большей концентрации внимания. Использование такого метода дает возможность оперировать идеями, концентрированным выражением которых являются вписанные в кружки заголовки или заменяющие их отдельные наиболее выразительные слова, подобранные автором так, чтобы даже при беглом взгляде вызвать у него в памяти всю сумму необходимых сведений. Еще большая концентрация мысли достигается применением символов и пиктограмм (вопрос об их использовании рассмотрен выше в разделе, посвященном ознакомлению с литературой). При этом автор одним взглядом охватывает во мно- 5 Рекомендуем метод Реклея - Режь текст на фрагменты и Клей их на чистых листах в нужном порядке .
го раз больший материал, чем если бы он был выражен словами. Манипулирование идеями «в чистом виде», без попыток их словесного выражения позволяет сделать структуру будущего изложения максимально логичной и ясной. Случайные повторения смысловых единиц почти исключаются. Вместе с тем при необходимости рассмотрения одного и того же факта в разных разделах текста автор заранее предусматривает такую возможность с помощью «горизонтальных связей» (рис.7). Рис.7. «Горизонтальные» связи (пунктир) показывают, что в разных частях текста следовало бы рассказать об одном и том же предмете. Уже при написании собственно текста решаем, где этот фрагмент нужнее, а в другом даем отсылку «см. раздел XYZ». Только после того, как многократно отредактированная структура «устоится», автор задумается над очередностью изложения элементов одного уровня и пронумерует их, начиная с главного (рис.8). Рис.8. Остается определить последовательность изложения (сначала крупных частей, затем - фрагментов внутри каждой части и т.д., примерно до третьего уровня дробления текста). Когда строгая логическая последовательность элементов будет определена, вам останется лишь прокомментировать ее в немногих словах. Это и будет текст вашей работы. Прекрасно сказал Рене Клер: «Фильм готов, остается его снять». Сходство двух способов структуризации материала очевидно, противоположен только порядок действий — укрупнение в первом случае и дробление во втором. Вы узнали ваших старых знакомых? Это хорошо известные вам из курса логики Синтез и Анализ. Трудно в области логики придумать что-нибудь, что не было известно Аристотелю или Гегелю. Все изложенное кажется простым и очевидным, но поверьте, на самостоятельное выяснение этих истин уходят годы и кипы бума-
ги. После этого можно писать собственно текст, не путаясь и не повторяясь. Казалось бы, предлагаемые два метода структуризации материала равноценны и различие между ними сводится только к перемене знака действия. Теоретически это, наверное, так. На практике различия между ними более существенны. Укрупняя материал, автор, как правило, использует не символические записи фактов и идей, а фрагменты текстов. Здесь смысловое единство легко может быть подменено словесным сходством и синтез превратится в простую компиляцию. Внимательный читатель это обязательно почувствует. Так что выбор метода — за вами. Если вы все же выбрали синтетический метод, сделайте максимально краткие и крупные заголовки для всех фрагментов текста (можно использовать аббревиатуры, символы и пиктограммы) и работайте именно с ними, не обращая внимания на то, подходит ли последнее предложение одного фрагмента к первому предложению другого. Изменения в них вы успеете внести при редактировании. Недостатком «аналитического» метода является то, что он требует некоторой тренировки, но затраты времени быстро окупаются качеством изложения. Однако иногда случается, что обилие материала или отвлеченность темы сочинения ломают все попытки автора, уже имеющего некоторый опыт научно-литературной работы, применить этот метод. Например, эта книга была спланирована путем продвижения от названия к мелким деталям и затем написана . . . фрагментами, постепенно сложившимися в какую-то систему. Хорошо ли получилось — судить вам. При написании текста диссертации очень важно все время помнить, что пишете вы ее не для себя, а для читателя. Поэтому структура диссертации должна отражать природу предмета вашего исследования, а не последовательность ваших экспериментов и наблюдений, то есть саму истину (насколько это возможно, конечно) , а не ваши метания в попытках ее найти. Независимо от того, работаете ли вы на компьютере или на пишущей машинке, желательно соблюдать правило: не более одного рукописного черновика. Причины этого совета таковы: • человеку свойственно менее критическое отношение к собственной работе, чем к чужой. Начинающему автору написанный им текст кажется понятным и не требующим доработки. Печатная форма создает хотя бы небольшой «эффект отчуждения», и потому к такому тексту легче отнестись критически и редактирование будет более успешным; • печатная форма позволяет охватить взглядом сразу большой фрагмент текста, что также облегчает редактирование; • объем текста диссертации измеряется количеством машинописных страниц. Желательно уже на первых этапах работы над текстом ориентироваться в том, сколько вы сделали и, главное, не слишком ли много написали. Примерный объем глав и разделов кандидатской диссертации таков: «Введение» — примерно пять страниц, «Обзор литературы» — 20-25, «Методы» — 15, «Результаты и обсуждение» — около ста страниц. Приведенные ориентировочные цифры касаются только текста в строгом смысле слова, без учета таблиц и рисунков, количество которых ничем, кроме здравого смысла, не ограничено . Правку текста автору и научному руководителю удобнее производить, если первый вариант диссертации отпечатан с широкими полями. Это позволяет размещать обширные вставки, многочисленные эскизы иллюстраций и рабочие пометки. Последние необходимы в случае, когда читающий считает необходимым перенести большой фрагмент текста из одного раздела диссертации в другой, устранить дублирование или дополнительно проверить изложенные факты. Расширить поля нетрудно: в пишущей машинке правый ограничитель ставят не на отметку «77», как
обычно, а на «56». В результате одна строка будет содержать 43 печатных знака вместо 64-х. Для оценки объема текста количество таких страниц умножаем на 2/3. При работе на компьютере так же просто ввести сокращенную длину строки или переформатировать уже набранный текст. Не забудьте, что вы обязаны перечислить в «Оглавлении» не только названия глав и их разделов, но и все заголовки, вынесенные над текстом. Если из-за этого «Оглавление» становится слишком громоздким (читателю будет удобнее, если оно поместится на одной странице), уберите из текста диссертации эти вынесенные внутренние заголовки и, подчеркнув их одной чертой, поместите в пер- вую-вторую строки абзаца, вот так: БЫЛО: Исследование вызванной биоэлектрической активности головного мозга Один из приемов, с наибольшим успехом используемых при изучении мозговых процессов, лежащих в основе восприятия (...) СТАЛО: Исследование вызванной биоэлектрической активности головного мозга. Один из приемов, с наибольшим успехом используемых при изучении мозговых процессов, лежащих в основе восприятия (...) Иногда автор ощущает необходимость сказать об одном и том же предмете в двух или нескольких главах (разделах глав). В этом случае он должен выбрать ту главу или тот раздел, содержанию которых данный фрагмент текста соответствует в большей степени, а в остальные поместить отсылки. Если разделы глав пронумерованы, отсылки будут короткими и не нарушающими хода повествования, например: «вопрос о (том-то) рассмотрен нами в разделе 3.2» или «обсуждение этих результатов см. в разделе 5.3». Может случиться, что фрагмент будет в равной степени соответствовать содержанию двух глав. Поместите его в любую. В процессе редактирования ваша диссертация сильно изменится, и тогда, если сочтете нужным, вы поменяете местами фрагмент и отсылку. Начинающему автору трудно решить, в какой последовательности готовить главы диссертации. Чаще всего он начинает с «Обзора литературы», поскольку чувствует настоятельную потребность свести воедино все, что он узнал из книг и журналов о предмете своего исследования. За обзором следуют «Методы» — автору легче говорить о чем-то конкретном. Потом он изложит «Результаты» и проанализирует их в «Обсуждении» (или напишет несколько «комплексных» глав «Результатов и обсуждения» — приемлем любой из этих двух вариантов, о чем подробнее сказано в соответствующих разделах этой публикации) и сформулирует «Выводы». Казалось бы, остается дополнить диссертацию некоторыми обязательными аксессуарами — введением, списком литературы, оглавлением и т.п. — и первый вариант текста может быть представлен научному руководителю. Вот тогда-то и окажется, что «Выводы» не отвечают ни стандартам, принятым для диссертаций, ни замыслу руководителя. В общем, «Выводы» вы радикально переделываете, и тут оказывается, что нужно вносить существенные изменения и в «Результаты» (излишнее для подтверждения новой версии выводов — убрать, недостающее — добавить). «Обсуждение» изменится еще больше. Описание некоторых методик исследования окажется ненужным, другие, наоборот, потребуют более детального изложения. Даже если всего этого не произойдет (что очень маловероятно), уж литобзор
обязательно окажется не соответствующим своему назначению. Это — правило без исключений. Автор, сдавший на своем веку более полусотни различных экзаменов, не может отказаться от укоренившейся привычки и вместо доказательства необходимости проведения данного конкретного исследования (что и должно быть содержанием литобзора — об этом см. ниже) готовит пространный конспект всего, что знает по избранной теме. Оказывается, литобзор надо писать заново (именно заново, переработка старого текста нужного результата не даст). Так что же остается от текста? — Множество фрагментов длиною в 10-12 строк и ощущение собственной несостоятельности. Муки творчества укрепляют дух автора и дают ему ценный опыт, но приводят к потере времени и сил. Тем не менее, обычная последовательность написания разделов диссертации, применяемая большинством авторов, такова: • «Обзор литературы» (1-я версия); • «Методы исследования»; • «Результаты исследования»; • «Обсуждение результатов» (если оно отделено от «Результатов»); • «Заключение» (если есть); • «Выводы»; • «Практические рекомендации» (если есть); • «Обзор литературы» (2-я версия); • «Введение». За ними следуют «аксессуары»: • «Приложения» (если есть); • «Список сокращений»; • «Литература» (список); • «Оглавление»; • Титульный лист. Именно такая последовательность принята за основу в данной публикации. Однако, существует и иной, противоположный, порядок подготовки текста диссертации . Читатель найдет его в разделе, посвященном «Заключению» и «Выводам». ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: язык диссертации Человеческая способность говорить темно и путано — безмерна. К сожалению, образование иногда добавляет к этому еще и претенциозность стиля. Разве может дипломированный специалист позволить себе изъясняться нормальным человеческим языком? Послушайте объявления в петербургском метро. Казалось бы, что может быть проще: сказать, что переход открыт в обе стороны? Ан, нет! Переход, оказывается, «работает в двустороннем режиме пропуска пассажиров»! Конечно, это - шедевр напыщенной глупости, предел, которого диссертант не сможет достичь, но приблизиться к нему стараются многие. Не надо научной тарабарщины: «Некоторые различия в структуре синапсов прижившихся трансплантатов объясняются многообразием связей входов и выходов каждого участка коры (и не только) наряду с вовлеченностью в реакцию определенных нейромедиаторных структур, обеспечивающих пластичность мозга». «Но, поскольку нормальное функционирование генома обусловлено деятельным состоянием всех физиологических процессов организма человека в целом, то поиск высокоэффективных методов воздействия на ключевые звенья системного го- меостаза представляют значительную актуальность».
«Такие представления послужили основанием формирования концепции болезни поврежденного мозга, где патологический процесс представляется единым, взаимосвязанным комплексом адаптивного плана». «Однако на практике, по-видимому, необходимо рассматривать оба этих механизма как единый процесс, в котором начальное пусковое звено на уровне местного воздействия трансформируется в единый нервно-рефлекторый и гуморальный комплекс с вовлечением в ответные реакции различных систем, причем конечный эффект такого взаимодействия обусловлен не только биологической модальностью и физико-химическими свойствами воздействующего фактора, но и функциональным состоянием организма в момент воздействия». «Идея о связи нарушений деятельности мозга с определенными химическими системами (нейрогормональными, нейромедиаторными и др.), изменение концентрации которых в тканях регистрируется при ишемии мозга, остается базовой». «Эффективность профессионального обучения и становления военных специалистов обеспечивается механизмами системной интеграции компонентов адаптации к условиям, в которых протекают эти процессы». «Наиболее актуальным в настоящее время ставится вопрос о необходимости системного подхода в изучении вопросов нейрореабилитации на морфологическом, биохимическом, нейрофизиологическом, нейропсихологическом уровнях в рамках комплекса образований, которые могут иметь отношение к компенсации поврежденного или нарушенного». Ну, кто способен это понять? Задумайтесь над реакцией официального оппонента на такой текст. Как бы ни был он расположен к вашей молодости и энтузиазму, он все же хотел бы понимать смысл написанного вами. Что стоит за подобными фразами: неспособность ясно мыслить и ясно излагать, «военная хитрость» для прикрытия слабых мест или неистребимое в человеке мистическое недоверие к логике? Не надо смешить читателя: «Известно, что, как и все нагретые тела, мозг выделяет тепло, которое в силу теплопроводности достигается поверхности черепа и кожи головы, а затем излучается в пространство в инфракрасном (ИК) диапазоне». «Таким образом, мы пронаблюдали передвижение "светлого пятна" по думающему мозгу с одной стороны системного подхода". «Анализ данных убедительно показывает, что водолазы, отнесенные к группе № 1, выделенные с помощью ИПДУ, полностью совпадали с данными разделения по заболеваемости, за исключением одного случая в группе № 3, несоответствие составило 6%, а с учетом выделения в группе 1 группы 2, по средним значениям ИПДУ из таблицы 5, несоответствие составляет 23%». Помните: «И вышло у меня в ответе два землекопа и две трети»? Не надо бесчисленных аббревиатур в одной фразе: «Для волны Р14 наиболее характерно уменьшение времени формирования (F>4,0) в левом полушарии при ОП в ЛЛК и ОП в ЛТК.» «Одним из первых видов МП, биологическая активность которого исследуется научными методами в интересах МТ и магнитобиологии более 200 лет, является ПМП». Как тут не вспомнить любимую шутку нашей юности: «Что такое ОХС? — Офицерский хромовый сапог!» Не надо заполнять страницы диссертации бесконечными «снижается на...», «повышается на ...», «не изменяется». Не надо пересказывать словами все содержание рисунков и таблиц. Словесный комментарий нужен для того, чтобы обратить внимание читателя на наиболее существенные из результатов каждого опыта или наблюдения, на факты, которые будут использованы автором для теоретических построений и в конечном итоге — для обоснования выводов. К сожалению, не все это знают: «ЛПмэк в опытной группе после первого цикла приема препарата увеличился со
127,9 ±6,7 мс до 156,3 ±11,3 мс, после второго цикла он уменьшился до 129,9 ± 9,0 мс и остался на том же уроне после третьего цикла 128,1 ±9,5 мс; в контрольной группе этот показатель уменьшился после приема плацебо со 155,0 ± 12,9 мс до 126,5 ± 14,2 мс. ЛПмэк в опытной и контрольной группе примерно одинаков, соответственно: 128,1 ± 9,5 мс и 126,5 ± 14,2 мс». В той же работе на одной из страниц «Результатов» (в тексте, не в таблице!) оказалось 33 числовых значения, не считая указаний на статистическую значимость различий (р<0,05). Был когда-то такой анекдот: «Что вижу, о том и пою». Совсем неплохо, если подлежащее, сказуемое и дополнения будут стоять на своих местах. Вам это представляется естественным? — Читаем: «При этом как возможные физиологические механизмы развития у больных хронической анемией гиперкинетического типа кровообращения авторами рассматривается повышение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы в ответ на гипоксию тканей». Как говорится, кто ясно мыслит... Постарайтесь в диссертации (по крайней мере, в кандидатской) не предлагать новых терминов. В 99 случаях из 100 это - результат незнания существующей терминологии. Иное дело - отсутствие подходящего слова в родном языке. Тогда вам придется сделать трудный выбор между переводом иностранного слова, использованием его в оригинальном написании или транслитерацией. Все три способа не очень хороши. Перевод редко бывает точным, и вы не можете избавиться от ощущения, что надо сказать как-то иначе. Транслитерация иногда дает странные созвучия (например, эроузал или саузерн-блоттинг). Оригинальное написание может задеть чью-то национальную гордость и обязательно напомнит некоторым членам Совета, что они так не выучили этот иностранный язык. Так что, лучше поищите нужное слово среди уже известных. Вообще, поменьше иностранных слов. Почти всегда даже очень сложную мысль удается выразить словами родного языка. Разумеется, не стоит называть калоши «мокроступами», а пенсне — «носощипкой» (такое когда-то уже было). Термины остаются терминами, но... Рассмотрим пример на этот раз не из диссертации, но из монографии весьма уважаемых западных психологов. От перевода с английского на русский соотношение между «родным» и греко-латинским элементами в этом предложении не изменилось. «Получаемые при помощи репертуарных решеток результаты можно рассматривать как своеобразную карту системы конструктов индивида — нечто вроде идеографической картографии в противоположность, скажем, номотетической картографии семантического дифференциала». Понять можно, но трудно. В общем, не следуйте этому примеру. Злоупотребление иностранными словами — часто прикрытие неуверенности в себе. Великий Павлов и здесь нам пример: фаза желудочной секреции — «мозговая», тип высшей нервной деятельности — «живой» и т.п. Еще один частный совет: ознакомьтесь со стандартными сокращениями единиц измерений. Если вам сделать это трудно (или лень), руководствуйтесь простыми правилами: • после цифр не пишите название величины полностью; • не используйте сокращения «час» и «сек»; • точки ставьте только после сокращений, которых заведомо нет в Стандарте, например, «уд./мин» («ударов в одну минуту») или «чел.» («человек»). НЕПРАВИЛЬНО: 15 часов, 24 час, 17 сек, 5 минут, 4 суток, 80 ударов в минуту. ПРАВИЛЬНО: 15 ч, 24 ч, 17 с, 5 мин, 4 сут., 80 уд./мин.
ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: глава «Обзор литературы» Первая глава, строго говоря, не является «обзором литературы» и не должна так называться. Это распространенное и всеми нами употребляемое название, к сожалению, уводит внимание диссертанта от сути дела. Анализ литературных данных производится не только в первой главе. Элементы такого анализа неизбежно появятся потом и в «Методах» и в «Обсуждении». (О правилах анализа литературных данных в этих двух главах будет сказано в соответствующих разделах публикации.) Намного удачнее термин, иногда употребляемый в очень коротких текстах, где на изложение литературных данных отводится только две-три строчки - background, то есть «фон», на котором вы начинаете ваше исследование. Задача первой главы — не анализ всей литературы, относящейся к данной проблеме, но обоснование необходимости проведенного вами исследования — это и только это! Перегруженность литобзора ненужными сведениями — одно из наиболее частых замечаний официальных оппонентов. Если в первой главе вы изложите, все, что вы знаете о предмете вашего исследования, получится «сочинение на вольную тему». Может быть, это и неплохо: приступая к написанию диссертации, вы освежаете в памяти ваши знания, и как бы еще раз сдаете самому себе кандидатский экзамен по конкретному разделу избранной вами научной дисциплины, но к диссертации это сочинение иметь отношения не будет, и первую главу придется написать еще раз, после написания «Методов», «Результатов» и «Обсуждения». Повторим, первую главу можно с пользой для конечного результата написать прежде, чем вы напишете все прочие главы, но тогда ее придется написать еще раз после завершения остальных глав. Именно тогда в первой главе останутся только те литературные данные (и ваши комментарии к ним), которые имеют непосредственное отношение к исследуемому вопросу. Все остальное вы безжалостно выбросите. Поверьте, каждому диссертанту делать это было не менее трудно, чем вам, но — надо! Кстати, никто не запрещает вам после защиты диссертации опубликовать первую версию обзора в одном из журналов. Там как раз и требуется широкий и современный взгляд на достаточно крупный раздел науки. Здесь уместно вспомнить еще об одной распространенной ошибке. Если вы уже опубликовали обзор по теме исследования, пожалуйста, не надейтесь, что небольшой переработкой текста вы превратите его в первую главу. Это — вредная иллюзия, приводящая к неправильному расчету времени, отводимого на написание диссертации. (Хотя расчет все равно окажется неправильным, что с иллюзией, что без.) Повторим еще раз: цели этих двух видов обзоров — журнального и диссертационного — противоположны. В журнале — широкое освещение проблемы и последних достижений, в диссертации — обоснование необходимости конкретного исследования и ничего сверх этого. Еще более наивно рассчитывать создать литобзор простой компиляцией рефератов статей и монографий. Как вы уже поняли, главное в литобзоре — его внутренняя логика, подводящая читателя к мысли о необходимости и, если можно так выразиться, неизбежности вашего исследования . Если вы напишете первую главу правильно, читателю станет ясно, что если бы вы сегодня не взялись за проведение данного исследования, завтра же это должен был бы сделать он или кто-то другой. Желательно дать первой главе название «чуть шире» названия самой диссертации и добавить в скобках «анализ современного состояния проблемы». Например, тема диссертации — «Влияние норадреналина на тонус артериол малого круга кровообращения». Первую главу, расширяя тему, назовем «Катехоламинергические механизмы регуляции сосудистого тонуса (анализ современного ...)». В ней вы по-
кажите, что-либо: • при основательной разработанности проблемы катехоламинергической регуляции сосудистого тонуса именно вопрос о регуляции сосудов малого круга кровообращения остался недостаточно исследованным, и это существенно препятствует построению общей концепции катехоламинергической регуляции сосудов; • при том, что прочие известные механизмы регуляции сосудов малого круга кровообращения изучены достаточно хорошо, единственное оставшееся до сих пор «белое пятно» — роль в них именно катехоламинов и это не позволяет создать единую систему представлений о механизмах регуляции малого круга; • в сложившихся к настоящему времени представлениях о механизмах катехоламинергической регуляции сосудов малого круга кровообращения содержится весьма важное противоречие, никем до вас не замеченное, то есть одна часть общепринятых представлений серьезно противоречит другой, также общепринятой, и кто-то должен немедленно «навести порядок». Как видит читатель, осознание того, что существует препятствие развитию науки, является совершенно необходимым условием для начала серьезной работы. Вспомним слова Петра Леонидовича Капицы: «Основной стимул каждого творчества — это недовольство существующим». При написании литобзора не надо думать о конкретных лицах, которые могут его прочесть, и тем более не надо стараться всем им понравиться. Таких особо уважаемых людей среди потенциальных читателей диссертации — по меньшей мере пятеро или шестеро. Попытка угодить всем приведет к повторению сюжета басни Михалкова-старшего «Слон-живописец». Думайте только о деле и старайтесь сделать его как можно лучше. Дипломатию оставьте научному руководителю. Уже после того, как будет готов первый вариант всего текста диссертации, у вас будет время и возможность подумать о тех, кому Совет, скорее всего, предложит быть официальными оппонентами, и побеспокоиться о том, чтобы, открыв список литературы, они нашли в нем одну-две своих публикации. Иногда оппоненты с особой любовью относятся к кумирам своей научной юности. Если представится возможность, учтите это и воздайте должное классикам. Например, продвижение работы, посвященной гематоэнцефалическому барьеру, было существенно Затруднено отсутствием в ней ссылок на труды Л.С.Штерн. Попытка объяснить, что в 1920-50-х годах техника исследования барьера была принципиально иной, чем сейчас, не встретила понимания. Соответствующая ссылка была сделана, и вопросы прекратились. Первая фраза литобзора представляет собой серьезное препятствие для диссертанта . Она может стать поводом для откладывания работы на много дней. Потом появляется такая сентенция: «Изменения, происходящие в организме человека под влиянием физических нагрузок, отражают его универсальное свойство — отвечать адаптивными приспособительными реакциями на любое воздействие (...)». Это рецидив усвоенной всеми нами в средней школе привычки начинать сочинение не сразу с сути дела, а «потоптавшись», используя для разминки какое- нибудь бесспорное и невероятно банальное положение. Разве читатель не знает, что организм отвечает на действие раздражителей и что существует адаптация к физическим нагрузкам? В подсознании диссертанта, мучительно пытавшегося начать литобзор, родилась нехитрая схема: Вселенная — человек — одна из наук о человеке (например, физиология) — проблема, которой посвящена диссертация (например, адаптация к физическим нагрузкам). Вся цепочка необязательно облекается в слова, но последние ее звенья заметить нетрудно. Другая манера, также не заслуживающая одобрения. Автор, из числа твердо ве-
рящих в свою одаренность, открывает литобзор: «Если бы можно было видеть через черепную крышку (...), — писал более полувека назад И.П.Павлов. Мы не станем утверждать, что предвидение великого физиолога уже сбылось, а постараемся с современных позиций охарактеризовать (...)». Все ясно: есть только Павлов и наш диссертант, а между ними — полвека потерянного времени... В одной шутливой книге, изданной в эпоху, когда печатный юмор был редким и потому особо ценимым, диссертантам давали совет: «Не хлопайте по плечу классиков естествознания!» — Лучше не скажешь. Третий пример «зачина»: «Современные представления о характеристике и механизмах восприятия являют собой довольно пеструю картину разнообразных подходов, методик исследования, теорий, гипотез и концепций (...)». Что в переводе с языка подсознания означает: «Когда я впервые взялась за эту тему, в голове моей была такая каша! Одних определений понятия восприятие я выписала более двадцати, а теперь — ничего, немного разобралась.» Кроме того, если вы в первой фразе литобзора утверждаете, что не просто в частной проблеме, но в целой отрасли науки царит хаос, вы тем самым обязуетесь навести в ней порядок и не когда-нибудь в будущем, а здесь, на страницах вашей диссертации. Если сможете радикально преобразовать «современные представления о характеристике и механизмах восприятия», начинайте литобзор, как это делает наш коллега. Как говорится, дед бил-бил — не разбил... Прибежит мышка, махнет хвостиком, и из разбитого яичка родится новая теория восприятия! Последний пример: «С тех пор как Хьюз и Костерлиц открыли эндогенные опиоиды мозга (...)». В работе об эндорфинах нет ничего. Есть один опыт с лей-энкефалином на четырех кроликах и с отрицательным результатом, то есть не влияет лей-энкефалин на исследуемый показатель. Так причем здесь Хьюз и Костерлиц ? Зато имена эти звучат как названия неведомых стран — Хьюз и Костерлиц! А смысла — ноль. Сделайте одно из двух: 1. Возьмите главное, скорее всего — наиболее часто встречающееся в ваших работах слово (оно обязательно есть и в названии диссертации), напишите его, поставьте запятую и объясните, что под ним следует понимать. Диссертация посвящена механизмам адаптации к физическим нагрузкам? — Прекрасно. Пишем: «Адаптация, согласно XYZ (ссылки на литературные источники) , представляет собой (...). Особенностью адаптации к физическим нагрузкам является то, что (...).» — In medias res! А дальше вы просто рассказываете о том, что вам хорошо известно. Проверим, поняли ли вы этот совет. Если речь в диссертации пойдет о роли соматостатина в регуляции желудочной секреции, что будет главным? — неправильно! «Желудочная секреция», а не «соматостатин». Когда после защиты вас спросят, в какой области вы — специалист, вы не скажете, что вы специалист по со- матостатину, иное дело — желудочная секреция. Вот с нее и начните. 2. Обойдитесь вообще без первой фразы. Нарисуйте прямоугольник во всю длину строки и напишите в нем: «Первая фраза». Когда обзор будет завершен, она появится сама и попросит вас поставить ее на это почетное место. Использовать в тексте литобзора, как это бывало в прежние годы, выражение «в доступной нам литературе мы обнаружили (или не обнаружили) (то-то)» сейчас совершенно недопустимо. Это — пережиток из счастливого детства: «Я не выучил урок, потому что был болен». Понятие «впервые в стране» исчезает, на смену ему приходит просто «впервые», то есть впервые в мире. Нет науки тульской и рязанской, как нет нью-йоркской или калифорнийской, есть только Наука и ненаука . То, что вы делаете, вы должны делать первым. Последовательность изложения материала в первой главе ни в коем случае не
хронологическая. «В 1874 году Клод Бернар показал... В 1923 году Уолтер Кен- нон установил ... В 1956 году Ульф фон Эйлер открыл ...» — это «поминальник», а не анализ литературы. И это еще не худший вид «поминальника». Довольно часто диссертант просто заявляет, что тем-то и тем-то занимались многие исследователи, и приводит в скобочках дюжину фамилий с инициалами и датами публикаций. О чем бы вы ни говорили, однотипных ссылок можно приводить не более четырех подряд. Недаром в знаменитой формуле «Иванов, Петров, Сидоров» даже четвертому просто нет места. Профессор А.Н.Максименков сформулировал главное правило написания литобзора с идеальной ясностью: «основные идеи и их развитие» . Повторяйте эти слова всякий раз, как только у вас появятся затруднения с композицией первой главы. Вы должны выявить внутреннюю структуру рассматриваемого предмета и последовательно рассмотреть каждый из главных его элементов, показывая, как сформировались современные представления о нем. Например, если речь идет о механизмах регуляции сосудистого тонуса, нарисуйте (для себя) схему, где будут изображены : (1) местные, (2) гуморальные и (3) нервные механизмы регуляции. В такой последовательности (с соответствующими подзаголовками внутри главы) и расскажите о них. Внутри каждого такого раздела хронологический принцип ограниченно применим. Если есть две или более противоборствующих точки зрения, можно изложить формирование каждой из них в хронологическом порядке, доведя изложение до событий последнего времени. Здесь вы можете, как бы свести представителей противоположных взглядов и заставить их спорить. Что делает диссертант, если вынужден изложить большой объем литературных данных, например, о морфологических изменениях в тканях при смерти от переохлаждения? — Он пишет: «Иванов обнаружил в сердце то-то, в легких то-то, в печени — то-то, Петров наблюдал в сердце то-то, в селезенке то-то и т.д.» Правильно? — Неправильно. Деление материала «по авторам» допустимо только тогда, когда каждый из них заканчивал свои исследования созданием внутренне непротиворечивой концепции изучаемого явления (то есть почти никогда). Читатель открывает ваш литобзор не для того, чтобы сравнить достоинства работ Иванова, Петрова, Сидорова, но для того, чтобы понять, какова морфологическая картина смерти от переохлаждения. Поэтому, если не найдете более высокого организующего принципа, систематизируйте «по органам» — «В сердце обнаружили: Иванов — то-то, Петров — то-то» и т.д. В одном из знаменитых в 1960-х годах сборников научного юмора диссертантам давался совет: «Соблюдайте меру в подборе литературы за и против. Если много за, то в чем ваша заслуга? Если много против, ваши доводы — сомнительны». Естественное увлечение историей вопроса, к сожалению, придется преодолеть. На первую главу у вас есть примерно 20 страниц. Кроме того, читатели- оппоненты, как правило, хорошо знакомы с предысторией — надо ли их утомлять? Приоритетные работы назвать, разумеется, надо. Потом «крупными мазками» изображаете все, что произошло между этими работами и временем, отделенным от вас пятью годами. Так будет решена и проблема формирования списка литературы, который вы поместите в конце диссертации. Если вы попытаетесь с «равномерной плотностью» отразить все эпохи развития интересующего вас направления, список будет производить удручающее впечатление обилием старых публикаций. (Подробности см. в разделе «Текст кандидатской диссертации: список литературы».) Многократное обращение к работам более чем десятилетней и особенно двадцатилетней давности оправдано только в том случае, когда по каким-то причинам интересующее вас направление на долгие годы «заглохло» (либо не было технических средств для дальнейшего продвижения, либо теоретическая основа данной
отрасли была недостаточно развита и не позволяла понять факты, значение которых стало теперь очевидным). В любом случае, когда пересказываете содержание старых работ, не используйте глаголы в настоящем времени. Странно читать: «Бартон и Эдхолм (1956) считают, что...» Тогда и спутник-то еще не запустили, а вы: «Считают»! Не забудьте: после изложения сколько-нибудь крупного вопроса, особенно там, где и поныне существуют противоположные точки зрения, вы обязаны высказать свое обоснованное мнение. Данные ваших экспериментов читатель увидит позже, и ссылаться на них пока нельзя, но вы можете и должны взвешивать вероятности и высказывать предположения, которые как бы сами по себе подведут читателя к принятию и необходимости самой вашей работы и того подхода, который вы решили применить для решения поставленной проблемы. Не забудьте же: «основные идеи и их развитие»! Частный вопрос, иногда возникающий у диссертантов: можно ли (и надо ли) включать в литобзор данные ваших собственных публикаций? Вам нужен простой и ясный совет. Отвечаю: не надо. Почти все или все наиболее важные данные, содержащиеся в ваших публикациях, вы включите в главы «Результатов». Литобзор констатирует состояние проблемы до вас, и результаты ваших экспериментов пока как бы не существуют для читателя. Вряд ли ваши пять-десять публикаций в сборниках конференций, часто — внутривузовских или городских, уже к моменту написания литобзора вызвали такой резонанс в научном мире, что существенно изменили ход событий, изменили настолько, что другие исследователи, о работах которых вы говорите в литобзоре, проводили свои эксперименты, основываясь на опубликованных вами данных. Если бы это случилось, вы, разумеется, не смогли бы уже вычленить «мое» из «нашего» и вынуждены были бы кратко ссылаться в литобзоре на собственные публикации, а затем подробно излагать опубликованные и неопубликованные материалы в главах «Результатов». Еще один частный вопрос: как ссылаться на авторов — по фамилиям или по номерам в списке литературы? — Достоинства и недостатки есть у обоих способов. Чаще диссертанту советуют следовать первому из названных вариантов: пусть оппоненты, не заглядывая всякий раз в список литературы, убеждаются в том, что автор использовал действительно современные работы достаточно авторитетных авторов. Инициалы в ссылках ставим после фамилии автора: ... (Цыган В.Н., 1992; Smith D.J., 1994). В собственно тексте инициалы предшествуют фамилиям: «Как показали в своих работах В.Н.Цыган (1992) и D.J.Smith (1994)...». В американских лабораториях, где работает множество иностранцев, есть забавная традиция при написании статей и «тезисов» на первое место среди соавторов ставить фамилию аспиранта из какой-нибудь экзотической страны. Бывает непросто свести к стандартной формуле «фамилия и инициалы» Ting Quang Lin или Lu-Hua Wang. Обязательно ли последняя часть имени является «фамилией» в нашем понимании? Европейцы редко доставляют неприятности. Даже в имени Tj.B.Van Wimersma Greidqanus нетрудно различить, где начинается фамилия. Но единственный надежный путь таков: найдите того же автора в оглавлении журнала или в пристатей- ной библиографии (как правило, авторы ссылаются на свои прежние работы), скорее всего там вы и увидите, что считать «инициалами». «Внутри» каждой ссылки расставляйте авторов в хронологическом порядке независимо от языка, на котором опубликована работа, — предполагается, что наука поступательно развивается во всем мире, а не в отдельно взятых странах (об этом см. выше). Если у работы два автора, указываем обоих (через запятую), если больше, оставляем только первого, остальных заменяем на «с соавт.» и «et al.». Не забываем ставить запятую перед годом публикации и точку с запятой — после него (если за данной ссылкой идет следующая — см. начало абзаца). Говоря о работах иностранцев, будьте осторожны с глаголами в единственном
числе прошедшего времени: «показал», «исследовал», «установил»: D.J.Smith может оказаться дамой. Если какое-то выражение, в прочитанной вами публикации, кажется вам настолько точным и ярким, что хочется привести его в литобзоре полностью, то помните, что: (1) оно должно казаться таким же заслуживающим цитирования и вашим читателям; (2) вы должны воспроизвести его абсолютно точно, заключить в кавычки и указать страницу оригинала с которой вы его позаимствовали, например: (Максименков А.Н., 1972, с.73). Разумеется, цитировать можно только «из первых рук», переписывание цитат из обзоров может привести к конфузу: никогда нет уверенности, что, пройдя по цепочке переписчиков, авторская фраза не изменилась. Бывает и так, что короткая цитата, «вырванная» и контекста меняет свой смысл. Поэтому совет: оставьте цитаты для докторской диссертации, цитирование — привилегия опытных авторов. Желательно в конце главы «Обзор литературы» поместить резюме размером не более одной страницы. В нем вы скажете, к каким умозаключениям пришли, читая чужие работы: что известно, что можно предположить с высокой степенью вероятности и как это предположение проверить экспериментальными или клиническими методами. Так вы высказываете главную гипотезу, проверке которой будет посвящена вся ваша работа. Некоторые научные руководители советуют диссертантам завершать литобзор не просто рабочей гипотезой, но и формулированием задач исследования (А.Л. Кос- тюченко). Хороший совет для авторов клинических исследований — там план работы в основном определяется заранее. «Фундаменталистам» до получения результатов первых серий опытов часто трудно определить, что они будут делать в дальнейшем . Заголовок для такого резюме не требуется. Чтобы отделить его от основного текста литобзора, можно поставить три звездочки, вот так: * * * «Анализ современного состояния проблемы (того-то) показывает, что (...), — или — Совокупность литературных данных, представленных в настоящем обзоре, дает основание предположить (...)». Через две недели после завершения литобзора прочтите его и решите, что же получилось - описание фактов или их анализ. То есть, появились ли в результате вашей работы с литературой элементы нового знания, стал ли яснее путь к решению проблемы. Если нет, это - не обзор, а реферат (П.П.Ясковский) . Переделывайте еще раз. ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: глава «Методы исследования» Это самая легкая для автора глава: предмет рассказа конкретен, отвлеченные рассуждения не нужны, требования к стилю изложения — минимальны. Часто советуют начинать написание кандидатской диссертации именно с «Методов». Можно последовать этому совету, но при этом желательно помнить, что не для всех полученных вами экспериментальных или клинических данных найдется место в главах «Результатов». Что-то вы вынуждены будете исключить из диссертации ради обеспечения ее смыслового единства. Таким образом, описания некоторых методик окажутся лишними, вы исключите их из текста, и какая-то часть вашего труда пропадет. Более трудная проблема — определение оптимальной структуры главы. Конечно, начать нужно с описания объекта исследования: люди — здоровые добровольцы (пол, возраст, масса тела, рост, а иногда и максимальное потребление кислоро-
да) или больные (диагноз, продолжительность заболевания, предшествующее лечение) , лабораторные животные (вид, линия или порода, пол, масса тела), культура клеток и т.п. Хорошо бы вам объяснить читателю, почему именно этот объект (например, вид лабораторных животных) вы выбрали для данного исследования. Потом вы составляете полный перечень методик, использованных вами в работе. На первые места вы ставите те, которые вы применяли во всех сериях экспериментов или наблюдений. За ними последуют методики, использованные в нескольких сериях, и т.д. до методик, примененных однократно. Это и будет порядок дальнейшего изложения материала второй главы. Стандартные и общеизвестные методики можно просто назвать. Например, никто не ждет от диссертанта подробного описания процедуры измерения артериального давления у больного с помощью тонометра или у лабораторного животного — ртутным манометром. Методики более сложные, но подробно описанные в общедоступной литературе, также не требуют детального изложения, достаточно привести их названия и дать ссылки на литературные источники. Подробно вы опишете все прочие методики и особенно — созданные или модифицированные вами. Вполне уместно, говоря о собственных модификациях методов исследования, привести номера патентов, авторских свидетельств или свидетельств о принятых рационализаторских предложениях. Когда все будет готово, спросите себя, сможет ли исследователь, ранее не знакомый ни с одним из примененных вами методов, точно повторить ваши опыты и наблюдения и убедиться в достоверности представленных вами данных. Если нет, переделывайте текст, пока изложение не станет полным и абсолютно ясным. Если вы сомневаетесь в том, известна ли методика большинству читателей вашей диссертации, описывайте ее как малоизвестную. <!> Q Ф Рис.9. Вещество X вызывает поражение и смерть. Вещество Y ослабляет эффект X и сохраняет жизнь. Внизу — контроль. — Просто и понятно, подпись к такому рисунку можно и не читать. Желательно в главе «Методы исследования» представить в виде рисунков схемы основных экспериментов и наблюдений. Искусству составления таких рисунков можно поучиться у авторов-иммунологов, например (рис.9). Иногда диссертант чувствует необходимость объяснить, почему именно эту методику или именно это лабораторное животное он выбрал для своей работы. Если для объяснения достаточно нескольких строк, автор, не задумываясь, включает
такой фрагмент в главу «Методы». Если же выбор метода требует сопоставления литературных данных и более пространных рассуждений, у диссертанта возникают сомнения, не перенести ли анализ в главу «Обзор литературы». Действительно, при написании второго варианта литобзора в него можно включить небольшой (до двух-трех страниц) раздел с примерным названием: «Методы, применяемые в исследованиях (того-то)». Последний абзац этого раздела должен содержать заключение диссертанта о том, который из методов представляется ему наиболее подходящим для решения задач его исследования. Изложение теоретических основ примененных вами методов должно быть таким, чтобы у читателя исчезли всякие сомнения в том, что вы выбрали набор методик, наиболее адекватный задачам вашей работы. Можно иллюстрировать текст фотографиями приборов и «рабочих моментов», поясняющих то, как производились исследования. Позаботьтесь о композиции снимков: изображения ваших помощниц, даже обладающих самой эффектной внешностью, не должны заслонять контуры приборов и аппаратов. Поверьте нам на слово, так бывает. Примеры таких фотографий доставили бы удовольствие читателю, но неоправданно увеличили бы расходы на издание книги6. По традиции вторую главу завершает таблица с примерно таким названием: «Объем и методы исследования» или «Общая характеристика исследования». В ней 6 Но редакция «Домашней лаборатории» может себе это позволить, и позволяет - см. пример на странице.
вы даете перечень всех использованных вами методик и против каждой указываете количество обследованных больных, здоровых испытателей или число использованных лабораторных животных, а также количество произведенных измерений, проб и т.п. Это единственная во всей диссертации таблица, которую не следует сокращать . Она должна быть исчерпывающе полной и может быть сколь угодно длинной. (Правила оформления таблиц с продолжениями смотрите в разделе, посвященном иллюстрациям.) Поскольку во «Введении» и «Обзоре литературы» таблиц, как правило, не бывает, таблица «Объем и методы исследования» почти всегда стоит в диссертации под номером «один». Ее вы обязательно воспроизведете на плакате и вывесите в зале заседаний Совета (об этом мы снова напомним вам в разделе «Защита кандидатской диссертации: подготовка плакатов и слайдов»). При статистической обработке данных желательно выполнять следующие простые правила: • прежде, чем обрабатывать данные по методикам, разработанным для нормального (гауссовского) распределения (чаще всего это критерий Стьюдента), надо убедиться в том, что вы имеете дело именно с таким распределением. Загляните в руководства по статистике для биологов и медиков (раздел с примерным названием «Проверка нормального характера распределения»); • при сравнениях по принципу «до-после» используйте (с учетом сказанного выше) критерий Стьюдента для парных выборок; • в нужных случаях применяйте непараметрические критерии статистической Значимости различий; • если ожидаемая вами закономерность не выявляется при малом (5+5 или 10+10) количестве наблюдений (п) , очень сомнительно, что она проявится при увеличении обмена выборки в два-три раза. Лучше проанализируйте условия эксперимента и устраните все, что снижает воспроизводимость результатов . Чем выше их воспроизводимость, то есть чем ближе друг к другу результаты нескольких измерений одного и того же показателя в одних и тех же условиях, тем легче получить статически значимые различия при малом числе наблюдений; • если эксперимент дал результат, еле-еле «дотянувший» до общепринятого порога статистической значимости (р < 0,05), включите эти данные в диссертацию, но не основывайте на той же гипотезе новые исследования. Если бы идея была по-настоящему хороша, то различия («до-после» или «опыт- контроль») были бы видны «невооруженным глазом» и статистическая обработка понадобилась бы только для поддержания строгости стиля; • если выявленные различия окажутся чуть ниже порога значимости (р > 0,05), подумайте, проконсультируйтесь и ... примените другой статистический критерий. Как знать, может быть вам и повезет; • слова о «статистически незначимой тенденции к повышению или снижению» показателя — признание своей неспособности организовать исследование так, чтобы оно дало определенный ответ (либо «да», либо — «нет»); • кривые, изображенные без статистического разброса (± ошибка средней), лишены смысла и не только не могут служить доказательством каких-либо гипотез, но непригодны и для «домашнего пользования», то есть для предварительного анализа результатов и определения дальнейшей тактики исследования. Пример см. на рис.10. Что происходило с показателем Y? — Снижение с последующим возвратом к исходным значениям? Прежде чем ответить, посмотрим на ту же кривую после обозначения ошибок средних (рис 11). Очевидно, что результаты вообще не позволяют говорить о каком-либо статистически значимом изменении показателя Y.
НЕПРАВИЛЬНО: Y I Рис.10. Что происходит с параметром Y за время t - не ясно. Без обозначения статистического разброса значений суждение о динамике Y - невозможно. t Рис.11. Параметр Y в течение времени t колеблется в некоторых пределах и не претерпевает однонаправленных изменений. Изображение ошибок средних сделало это очевидным. Иногда диссертант считает необходимым прежде, чем проводить исследование, опробовать избранный им метод и доказать его адекватность поставленным задачам. При подготовке текста диссертации перед автором встает проблема: в которую из глав поместить данные, полученные в результате такой проверки. По внешним признакам (таблицы, рисунки) они соответствуют содержанию главы «Результаты исследований», по сути — должны быть помещены в «Методы». Допустимы оба варианта, но второй, по-моему, лучше. Если какую-то, не самую главную часть, работы вы выполняли вместе с кем-то из коллег-исследователей, поблагодарите их при изложении соответствующей методики. Если вы использовали созданные кем-то прибор, вещество или компьютерную программу (благодаря любезности автора или производителя, а не купив его в коммерческой сети), упомяните дарителей. Благодарить технических помощников (лаборантов, препараторов, машинисток) в тексте диссертации не принято.
ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: главы «Результаты собственных исследований» и «Обсуждение результатов» Чаще всего они излагаются в трех-четырех главах под номерами 3, 4, 5 и т.д. Как распределить материал по главам? Начнем с того, чего делать не надо. Не надо даже задумываться над тем, сколько глав вы отведете под результаты собственных исследований. Никому еще ВАК не отказал в ученой степени из-за количества глав. Диссертант подвержен влияниям: a) случайных собеседников — в наибольшей степени; b) членов семьи, особенно старших и до некоторой степени образованных и c) товарищей по аспирантуре — особенно тех, которые так и не напишут диссертации (обстоятельства помешают). Один из этих источников скажет вам: «Надо четыре главы, у меня было (будет) четыре». И вот вы садитесь и думаете, как разделить на четыре части живое тело ваших результатов да еще перебрасываете материалы из одной главы в другую, пытаясь выровнять их по объему. Необязательно придерживаться (как иногда советуют) схемы «одна глава результатов — один вывод». Из главы может следовать и два и три вывода. Правда, не должно быть и глав «Результатов», не приводящих хотя бы к одному выводу. Если это случилось, такую главу нужно «влить» в другую, наиболее близкую по содержанию. Вернитесь к разделу данной книги под названием «Обзор литературы» и перечитайте место, посвященное внутренней структуре материала. Сказанное там справедливо и для изложения «Результатов». Есть явление материального мира, со своей имманентной логикой, со своей собственной структурой, которую вы пытаетесь почувствовать, понять и сделать видимой другим. Только она является истинной структурой ваших «Результатов» и «Обсуждения». Всякая другая будет искусственной и приведет к неоднократным переработкам текста и, следовательно, к потере времени. В английском языке слово «правда» всегда употребляется с определенным артиклем (the truth), поскольку правда одна, а «ложь» — с неопределенным (a lie), так как варианты лжи бесчисленны. Не знаю, что скажут философы по поводу этой гипотетической «единственной структуры», но верить в ее существование полезно, так как это ведет к цели кратчайшим путем. Как определить последовательность изложения «Результатов»? Эта задача тем труднее, чем многочисленнее представляемые вами данные. Совет наш банален только на первый взгляд: обязательно начните с главного. Уясните себе иерархию ценности полученных вами фактов, и при изложении следуйте ей. Если вы изучали действие нескольких лекарственных препаратов на сердечно-сосудистую систему, начните с описания того, который дал наиболее желательное сочетание эффектов. Если вы выясняли роль эндогенного вещества X в регуляции нескольких физиологических функций, начните не с той функции, на которую X влияет сильнее, а с той, которая имеет наибольшее значение для поддержания жизни организма . Иногда у автора возникает желание излагать материал в обратном порядке, то есть от простого к сложному, постепенно усиливая воздействие на читателя. Лучше этого не делать. Мы живем в век торопливых людей, кто знает, хватит ли у них терпения прочесть весь текст? Еще несколько слов о порядке изложения материала. Разумеется, исследователю проще описать производимые им опыты и наблюдения так, как он их делал — по сериям. В кандидатской диссертации это допустимо, но при одном условии. Желательно, чтобы деление на серии отражало не методы, которые вы применяли, а
структуру самого предмета исследования. Например, «Изучение микроциркуляции с помощью метода полярографии» — годится для рабочего названия серии экспериментов, но не очень подходит в качестве наименования одной из глав «Результатов» (или раздела крупной главы). В этом случае главу или ее раздел лучше посвятить процессу микроциркуляции в отдельных тканях, например, «Микроциркуляция в брыжейке тонкой кишки» или в определенных условиях внешнего воздействия — «Микроциркуляция в периферических тканях в условиях интенсивного охлаждения» . Перейдем от конкретных примеров к общему правилу. Рассмотрим принципиальную схему любого эксперимента (рис. 12). Регистрируемые Воздействие 2 Рис.12. Принципиальная схема любого (?) эксперимента. Ясное представление о ней позволит выбрать правильную последовательность изложения результатов исследования — по воздействовавшим факторам (2) - болезням, лекарственным препаратам, условиям внешней среды и т.п., а не по объектам исследования (1) и тем более не по регистрируемым показателям (3) . Как систематизирует свой материал начинающий исследователь? — По регистрируемым показаниям (3). А как будет систематизировать, если учел приведенные выше рекомендации? — Прежде всего, по воздействующим факторам (2) , ведь именно их влияние на биообъект изучает наш диссертант. Систематизация по объектам (1) также не желательна: объекты мы подбираем в соответствии с целью исследования. Наблюдения на людях, опыты на различных лабораторных животных — лишь различные средства, с помощью которых мы ищем ответ на интересующий нас вопрос. Правда, нужны опыт и смелость, чтобы, доказывая очередную идею, многократно переходить от результатов, полученных в клинических наблюдениях, к экспериментам на животных и наоборот. Преимущество предлагаемого подхода очевидно — именно он приближает вас к обсуждению результатов, ведь обсуждать вы должны не ваши усилия по поиску истины, а то новое, что вы выявили в объекте исследования. Весьма желательно, чтобы автор, начиная каждую главу «Результатов» (или «Результатов и обсуждения») в первом же абзаце напоминал читателю (и самому себе!), какие задачи он собирается решить в данной главе. Позднее, во «Введении» диссертант сведет эти задачи в единый список из пяти-десяти пунктов и позаботится об их соответствии цели исследования (подробнее об этом см. ниже в разделе, посвященном «Введению»). Пример формулирования задачи: «Рассмотреть механизмы влияния вещества X на обмен углеводов». Следование этому совету дисциплинирует автора и уменьшает количество «заблудившихся» материалов, попадающих поначалу совсем не в ту главу, в которой они, как потом выяснится, действительно нужны. Изложите задачу главы на отдельном листке и держите его постоянно перед глазами в течение всего времени работы над текстом главы. Следующий практически важный для диссертанта вопрос: как разделить «Результаты» и «Обсуждение»? Здесь возможны два почти равноценных варианта. Первый, иногда именуемый «традиционным», часто применяется в кандидатских диссертациях, где объем представляемых результатов относительно невелик, набор методик исследования ограничен и полученные данные достаточно однородны. Выбрав этот вариант, вы разделяете главы « Результаты исследований» (их может быть одна или, чаще, несколько) и «Обсуждение результатов». В этом случае вы должны зорко следить за тем, чтобы в главах «Результатов» не промелькнуло ни одно Объект исследования 1 показатели
оценочное суждение — там должно быть только строгое изложение фактов: «под действием фактора А величина показателя В возросла на X единиц». А вот если вы захотите добавить к этой фразе: «что говорит о...» — это уже будет элемент обсуждения и он обязательно должен быть перенесен в главу с соответствующим названием. Редактор одного из американских научных журналов полувшутку-полувсерьез говорил, что идеальный текст раздела «Результаты исследований» состоит из одной только фразы: «Результаты исследований представлены в табл. 1-3 и рис. 1-5». Сказанное не означает, что в «Результатах» нельзя сравнивать данные разных экспериментов, но при этом следует ограничиться сухой констатацией факта: «(...) что на Y единиц больше, чем в опыте с фактором С», — и только! Даже если вы запомните и примете этот совет, при написании «Результатов» вы незаметно для себя не раз от него отступите. Не беда, при редактировании текста вы легко заметите эти отступления и перенесете их в главу «Обсуждение». Второй вариант, называемый «монографическим», чаще применяется в докторских диссертациях, где экспериментальные или клинические данные обильны и разнородны. Очевидно, что читателю трудно будет удержать их в памяти до того момента , когда он откроет главу «Обсуждение». Этот же вариант диссертант выбирает и тогда, когда в процессе исследования он, раз за разом, обдумав результаты предыдущей серии экспериментов или наблюдений, существенно изменял методику последующих. Если в такой работе отделить «Обсуждение» от «Результатов», читатель не поймет, почему диссертант метался от одной методики к другой, и может расценить это как признак отсутствия у автора четкого замысла исследования. Принятие монографического варианта обяжет вас обсуждать результаты каждого опыта или серии опытов сразу же после их изложения. Поскольку это неизбежно приведет к некоторому «распылению» ваших рассуждений по тексту диссертации, последний абзац такой «комплексной» главы посвятите как бы подведению предварительных итогов: «Исследование (того-то) показало, что (...)». Только не называйте эти предварительные итоги «выводами» и вообще не используйте этого слова, чтобы не сбить с толку самого себя и читателя. Выводы в диссертации могут быть только в одном месте — на последней ее странице. Закончив последнюю комплексную главу, вы соберете мысли из этих последних абзацев в раздел, который назовете «Заключение». Если же семи-восьми страниц вам покажется мало, вы развернете их в еще одну главу — «Общее обсуждение». «Отрицательный результат — тоже результат!» Этот афоризм слышали все, но каждый предпочел бы пореже обращаться к нему как к оправданию собственных неудач. Так что же делать с отрицательным результатом, если он все же получен? Отправить «в корзину» материалы целой серии экспериментов? — Жалко и не обязательно . Во-первых, надо задуматься над тем, что послужило первопричиной нежелательного развития событий. Ведь планировался, разумеется, результат положительный. Биология и в еще большей степени медицина — области знания с теоретическим аппаратом, уровень развития которого редко позволяет сделать открытие «на кончике пера». Возьмите статью, написанную физиком. Первый ее раздел — «Тпеогу» — не расплывчатые рассуждения о том, что задуманного автором исследования раньше никто не проводил, а серьезная теоретическая проработка современного состояния проблемы с обязательной попыткой более глубокого проникновения в неизвестное и предсказанием хода эксперимента и его основных результатов . И только после этого — раздел «Experiment», а в затем сравнение того, что предполагалось получить, с тем, что действительно получилось. При такой постановке дела «отрицательный результат» (гипотеза не подтвердилась7) несет почти столько же полезной информации, сколько и результат «положитель- 7 Пусть потом теоретики пьют валидол.
ный» (а иногда и больше). Повторим еще раз: если ваша отрасль науки обладает развитым теоретическим аппаратом, позволяющим задать Природе вопрос, настолько точно сформулированный, что на него возможны только два ответа — либо да, либо нет, грань между «отрицательным» и «положительным» результатами стирается, они приобретают равную ценность для дальнейшего развития знания. Так что степень ваших огорчений при получении отрицательного результата должна определяться тем, насколько тщательно ваш научный руководитель теоретически обосновал необходимость вашей работы. Если это было сделано без спешки, члены Совета, скорее всего, сочтут, что работа ваша была строго необходима и если бы вы не потратили силы и время на проверку данной гипотезы, это все равно должен был бы сделать кто-то другой. Такой отрицательный результат Совет примет без серьезных возражений. Второе know how: желательно, чтобы в вашей работе было хотя бы несколько положительных результатов, а отрицательные (часто более многочисленные) составят им прекрасный фон и покажут вашу добросовестность, основательность и научную честность. Например, известно, что в организме есть эндогенное вещество X и специфические рецепторы к нему — Х-рецепторы. Вы находите, что близкое к X по структуре вещество при введении его лабораторному животному не вызывает одного из эффектов, свойственных X. Налицо отрицательный результат. Возможно, он указывает на существование двух (или более) субтипов X- рецепторов. Докажите это и увидите, как ваш «отрицательный результат» превратился в совершенно необходимую часть системы доказательств. Третье правило. Диссертация (во всяком случае, кандидатская) — квалификационная работа. Ею вы доказываете свое умение адекватными методами проверить выдвинутую вашим научным руководителем гипотезу и дать четкий и ясный ответ о ее соответствии (или несоответствии) фактам. Если гипотеза, поначалу весьма правдоподобная и интеллектуально привлекательная, не подтверждается фактами — что ж, не подделывать же результаты экспериментов! Надо основательно обсудить их в тексте диссертации и постараться извлечь максимум полезной информации, «закрыв» одно или несколько направлений, по которым могли бы пойти другие исследователи. Желательно также хотя бы в общих чертах модифицировать прежнюю гипотезу или заменить ее альтернативной и наметить способы ее проверки. После получения диплома кандидата наук вы спокойно обдумаете, стоит ли именно вам заняться этим или предоставить это другим, а самому выбрать несколько иное направление дальнейших исследований. Часто попытки уклониться от напряжения сил, связанного с диссертационной деятельностью, прикрываются примерно такими заявлениями: «Я не верю, что смогу открыть что-то новое, переписывать у других не хочу» — подобные рассуждения психологически объяснимы, но логически — несостоятельны: кроме открытий8, в науке есть много другой, почти черновой, работы и умение хорошо ее делать как раз и подтверждает диплом кандидата наук. Повторим, кандидатская диссертация — квалификационная работа. Попытка потребовать от соискателей непременных открытий, если бы она когда-либо была предпринята, привела бы к росту числа фальсификаций, но не к улучшению качества подготовки научных кадров. При обсуждении результатов исследований у диссертанта может и должна возникнуть потребность вновь обратиться к анализу литературных источников с тем, чтобы сравнить полученные им результаты с тем, что было сделано другими исследователями. Только синтез чужих и собственных данных позволит автору существенно продвинуться в понимании природы исследуемого явления. Поэтому не следует слишком опасаться появления ссылок на литературные данные в главах «Результаты и обсуждение» или «Обсуждение». При этом желательно использовать источники, которые читатель уже встречал в Открытия вообще чрезвычайно редки, лучше их оставить гениям и любимцам фортуны.
литобзоре. Конечно, это — только пожелание. Если ссылка на какую-либо публикацию нужна именно в «Обсуждении», а включение ее же в литобзор будет искусственным и нарушит его смысловое единство, руководствуйтесь здравым смыслом. Еще раз напомним: литобзор — не собрание всего, что вы заимствовали у других авторов, а лишь подведение читателя к мысли о необходимости и оправданности вашего исследования. По мере продвижения к концу главы «Обсуждение» (или глав «Результатов и обсуждения») вашими усилиями должна быть создана некая новая концепция, существенно углубляющая понимание предмета вашего исследования. Если возможно, изобразите концепцию в виде схемы. Это заставит вас более глубоко продумать ваши результаты, и позволит читателю лучше понять, что же именно нового вы предлагаете страждущему человечеству. В максимально сжатом виде (и уже без схем) вы повторите изложение этой концепции в «Заключении», если решите включить такой раздел в свою диссертацию. ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: иллюстрации Необычайно важный и часто недооцениваемый компонент любого научного сочинения и диссертации в особенности — иллюстрации. Моя принципиальная позиция состоит в том, что они являются не просто дополнением к тексту «Результатов», но его основой и как бы скелетом. В соответствии с этой точкой зрения лучше было бы говорить не об «иллюстрациях», а о «нетекстуальных носителях информации», если бы этот термин не был так длинен, а мое отвращение к неологизмам — так глубоко. Слово «иллюстрация» будто специально создано для того, чтобы сбивать с толку начинающего исследователя. Оно подразумевает, что есть некий набор в общем-то уже доказанных фактов, который нуждается только в окончательном подтверждении. Так предъявляют corpus delicti в суде или демонстрируют образцы товаров при оптовой продаже. Диссертант использует иллюстрации, как воспитанная хозяйка показывает гостям фотографии, сделанные в отпуске: «Это мы с Пав- лушей на набережной в Пицунде, это мы в Гаграх...», — и так далее. Таким образом, иллюстрации становятся неким bon ton сочинения, компонентом, обязательным только в том смысле, что его присутствия требует если не ВАК, то традиция . Есть и другое, не более рациональное применение иллюстраций. Исследователь стремится максимум информации (если сможет, то и все или почти все экспериментальные данные) «вогнать» в таблицы и поместить их хотя бы в «Приложениях» к диссертации. Причины такой практики вполне понятны. После множества экспериментов и наблюдений, довольно условно разделенных на серии, после бесконечных изменений в методике исследования у диссертанта возникает сильное сомнение в том, что весь этот ворох разнородных материалов ему удастся свести в единую систему. Желание любой ценой выбраться из хаоса и, наконец, увидеть свою работу как бы с верхней точки, всю целиком, приводит нашего автора к созданию громадных рабочих таблиц, которые так часто сравнивали с простынями, что я этого делать не буду. Поскольку человек не может без сожаления расстаться с результатами своего труда, диссертант, сократив эти «гипертаблицы» в несколько раз, всеми правдами и неправдами втискивает их в сочинение. Так рождаются многостраничные монстры, недоступные пониманию читателя, а потому абсолютно бесполезные. Попытка же за счет них сделать диссертацию толще — детская хитрость, которая не обманет оппонентов. Еще больший грех — демонстрировать такие таблицы на защите диссертации, но об этом будет подробно рассказано в соответствующем разделе, а пока вашему вниманию предлагаются несколько советов по использованию иллюстраций в тексте
диссертации. Вначале одно предварительное замечание. Телевидение перевернуло наши представления о способности человека воспринимать визуальную информацию. С момента появления этого технического чуда родилось и выросло два поколения людей, способных быстро схватывать смысл графических изображений и менее склонных к чтению длинных текстов. Система подготовки диссертаций оправдано консервативна, все же она не сможет бесконечно игнорировать изменения, произошедшие в способах передачи информации. Из этого следует простой и, как мне представляется, бесспорный вывод: иллюстрации, а точнее нетекстуальные носители информации, будут занимать в научных сочинениях все большее место, пока не станут «скелетом» повествования. «Видеоряд» с минимальным комментарием — вот каким видится научное сочинение завтрашнего (а, возможно, и сегодняшнего) дня. Вполне резонно возражение о том, что нельзя заменить глубину абстрактных рассуждений «графикой». Разумеется, никто не стремится превратить диссертации в комиксы. «Обсуждение результатов исследований» было и будет преимущественно текстуальным. Мои рекомендации относятся главным образом к главам «Результатов», хотя ограничено применимы и к «Методам» и в очень небольшой степени — к «Обсуждению» и литоб- зору. Преимущества «видеоряда» значительны. В разделе «Общие правила работы над текстом» был рассмотрен так называемый синтетический метод организации материала. Очевидно, что использование иллюстраций вместо фрагментов текста существенно облегчает поиски оптимальной структуры будущего сочинения. Рисунки и таблицы, если они составлены правильно (об этом см. ниже), благодаря своей наглядности позволяют автору быстрее устанавливать логические связи между результатами отдельных опытов и наблюдений. Так же, как и при работе с текстом, автор раскладывает иллюстрации на широкой плоской поверхности и сколько угодно меняет их местами, постепенно проясняя для себя структуру одной или сразу нескольких глав, в которых нет пока ни единого слова. Позднее, когда вы будете работать над текстом главы «Обсуждение», вы часто будете вынуждены то возвращаться к ранее изложенному, то забегать вперед. И здесь «система видеоряда» снова окажет вам помощь, облегчая поиск нужных для обсуждения данных. Общие требования к научным иллюстрациям таковы: • таблицы и рисунки должны быть понятны читателю без обращения к тексту работы. Избегайте подписей: «Пояснения в тексте». Если для понимания иллюстрации нужен текст, это — плохая иллюстрация; • данные, представляемые в таблицах, не следует дублировать в виде рисунков и наоборот; • при «прочих равных» рисунок всегда предпочтительнее таблицы (см. выше о значении видеоряда). Таблицы, за исключением очень коротких (3-4 графы на 3-4 строки), не стоило бы называть иллюстрациями; • на рисунках каждая кривая, каждый столбик диаграммы должны иметь обозначения статистического разброса (см. об этом раздел, посвященный методам исследования). Без такого дополнения графические изображения средних величин — бессмысленны. Диссертант вправе представить кривую без статистического разброса только в одном случае — когда статистического разбора просто нет, то есть тогда, когда автор по каким-то причинам приводит не усредненные результаты, но данные единичного наблюдения. Главные требования, которым должны соответствовать иллюстрации, это простота , наглядность, образность и понятность. Очевидно, что если таблица содержит данных значительно больше, чем читатель может охватить одним взглядом, то иллюстрацией она не является и потому место ей — в «Приложении». Вряд ли каждый
из числа читателей последует моему совету, но я убежден в том, что хорошая таблица (с заголовком и примечаниями), помещаемая в тексте, занимает чуть больше половины машинописной страницы. При составлении таблиц желательно придерживаться нескольких правил: Первое: Таблица может и должна быть короткой и ясной (табл.2). Второе: название таблицы должно быть коротким и не содержать лишних слов, как-то «динамика», «изменение» и пр. Данные, приводимые в таблицах, почти всегда отражают динамику (изменение) чего-либо. Вместе с тем название должно содержать всю информацию, необходимую для понимания таблицы. НЕПРАВИЛЬНО: «Динамика времени бега на тредмилле у юных спортсменов и в контрольной группе, мин. » «Время бега» могло определяться чем угодно. Видимо, бежали, пока могли. Контрольная группа (нетренированные) выполняла то же задание. Надо так и сказать . А теперь - ПРАВИЛЬНО: «Продолжительность бега на тредмилле до произвольного отказа у юных спортсменов различной специализации и нетренированных лиц (мин).» ПРАВИЛЬНО: Таблица 2. Продолжительность консервативного лечения больных инфекционным эндокардитом до операции. Продолжительность лечения Число больных {%) 3 нед. - 2 мес. 13 2 мес. - 4 мес. 19 4 мес. - 6 мес. 24 6 мес. - 8 мес. 26 8 мес. - 10 мес. 11 10 мес. - 1 год 5 Более года 2 Еще пример из той же работы. НЕПРАВИЛЬНО: «Сравнительные данные расстояния бега на тредмилле у испытуемых экспериментальных и контрольных групп, м.» «Сравнительные данные» содержит любая таблица любой диссертации, следовательно, это — пустые слова. «Испытуемый» — понятие устаревшее. Слово «эксперимент» к людям не применяется. В заголовке таблицы надо указать скорость бега, а в примечаниях к ней — угол наклона дорожки. ПРАВИЛЬНО: «Максимальное расстояние (м) , пробегаемое испытателями на тредмилле до момента произвольного отказа при скорости бега X м/с» Третье: повторение элементов должно быть сведено к минимуму: НЕПРАВИЛЬНО: ПРАВИЛЬНО: Время после инъекции Время после инъекции, мин 1 мин 5 мин 10 мин 1 5 10
Четвертое: в названии, головке и боковике таблицы (запомните эти типографские термины), помимо стандартных обозначений единиц измерений, используйте минимальное количество сокращений. В крайнем случае, допустимы такие общеизвестные аббревиатуры как «ЦНС» или «АД». Объяснения автора, что примененные в таблице нестандартные сокращения вынесены в «Список сокращений» и предпосланы тексту диссертации, — не принимаются. Ну, кто, скажите, читая таблицу, заставит себя 4-5 раз заглянуть в этот список! Таблица должна быть «самодостаточной» , ее содержание должно быть понятным и без текста диссертации. В приводимом ниже примере (табл. 3) «КДПП» означает «короткие дистанции, подготовительный период», «КДСП» — «короткие дистанции, соревновательный период», «СДПП» — «средние дистанции...» и т.д. НЕПРАВИЛЬНО: Таблица 3 Возраст, лет КДПП КДСП СДПП СДСП 9 10 11 Причины таких ошибок понятны. Все эти «КДПП», «КДСП», «СДПП» и проч. — рабочие обозначения, которые автор использовал в протоколах наблюдений. Здесь мы снова возвращаемся к так часто забываемому правилу: диссертацию автор должен писать не для себя, а для читателя. Понятно и удобно должно быть именно читателю, а вовсе не автору (табл.4). ПРАВИЛЬНО: Таблица 4 Возраст, лет Период Дистанции короткие средние 9 подготовительный соревновательный 10 подготовительный соревновательный 11 подготовительный соревновательный Пятое: информацию о статистической значимости различий между данными разных групп надо передавать таким образом, чтобы исключить неправильное понимание. Автор табл. 5 явно хотел сказать, что данные опытных групп статистически Значимо отличаются от данных контрольной группы. Выражение, которое он употребил, можно понимать и как констатацию различий между самими опытными группами.
НЕПРАВИЛЬНО: Таблица 5 кдпп КДСП СДПП СДСП Контроль 10,71 11,25 13,61 14,6 9,12 ±0,09 ±0,11 ±0,21 ±0,14 ±0,11 Примечание: Все межгрупповые различия достоверны при р < 0,05 Если в таблице вы производите раз за разом одну и ту же процедуру сравнения, например, сравниваете опытные данные с данными контрольной группы или значения переменной — с ее исходным уровнем, используйте, как в следующем примере, такие обозначения уровней статистической значимости: *, * * или * * * (табл.6). Если производите и другие сравнения, например, сопоставляете данные двух опытных групп, добавьте сюда (с соответствующими пояснениями): #, ## и ###. Иногда пытаются сделать так: (*) — р < 0,05, (#) - р < 0,01 и ( + ) — р < 0,001. Это нарушает традицию и затрудняет понимание. ПРАВИЛЬНО: Таблица 6 Опыт Контроль 10,7* 11,2* 13,6** 20,6*** 8,3 ±0,3 ±0,5 ±0,2 ±0,6 ±0,3 Примечание: Статистическая значимость различий с данными контрольной группы обозначена: * -р<0,05, ** - р < 0,01 и *** - р < 0,001. Шестое: примечания не должны вызывать у читателя чувство безысходности, например : «Примечания: Достоверные межгрупповые различия не были получены: в 9 лет между СДПП и ДДСП, в 10 лет между КДСП и СДПП, С ДСП и ДДСП, в 12 лет...» — и так еще восемь строк «СДПП», «ППРС» и прочей абракадабры. А в конце — «Все остальные межгрупповые различия достоверны при р < 0,05.» Кто сможет понять такие примечания? Только их автор, да и то вряд ли. Пример правильно составленного примечания приведен выше. Седьмое: количество значимых цифр в каждом числе не должно превышать трех и лучше, если величины будут выражены целыми числами: ДОПУСТИМО: ЛУЧШЕ: 97,53 53,29 97,5 53,3 Другой пример: ДОПУСТИМО: ЛУЧШЕ: 0,784 0,839 (название таблицы) (: 1000) 784 839 Восьмое: количество знаков после запятой в каждой колонке чисел должно быть одинаковым. Предполагается, что точность ваших измерений была постоянной. Поэтому не ленитесь писать: «65,0» или «79,0», если выше стоит «83,3».
Требования к рисункам таковы: • если можно изобразить процесс во времени, сделайте это (рис. 13). • вдоль осей координат должно быть от трех до пяти числовых обозначений (для остальных достаточно «пустых» меток на оси) — см. рис. 14. • на одном рисунке должно быть от одной до трех кривых (рис. 15 и 16). Исключение из этого правила: только одна кривая существенно отличается от всех остальных (рис. 17). Рис.13. Величина Y за время t статистически значимо снизилась. НЕПРАВИЛЬНО: ПРАВИЛЬНО: юо - 90 " 80 - 70 Ь 60 50 40 зо Ь 20 ю h 100 г 50 - -j i i i i i i I i_ 2345 6789 10 10 Рис.14. Не надо рисовать слишком подробные шкалы - в них трудно ориентироваться. Все равно читатель смотрит только на 2-3 «узловые» точки каждой шкалы, а остальное - достраивает в своем воображении. Даже длинные слова мы не читаем полностью (только их начала и концы). Несмотря на то, что ни один солидный научный журнал не примет рисунков, на которых кривые даны без статистического разброса (средняя ± ошибка средней), диссертанты с удивительным упорством представляют в своих работах именно такие рисунки (рис. 18). Может быть, диссертанты не читают журналов или считают, что «сойдет и так»?
t Рис.15. Здесь слишком много кривых для того, чтобы быстро проследить каждую из них взглядом. Не надо требовать от читателя слишком большого усердия, не надо перекладывать на него часть вашей работы. t Рис.16. Если на рисунке только две кривых, читатель легко оценит динамику обеих. Представлены средние ± ошибки средних; п — число объектов (больных, лабораторных животных, опытных образцов и т.п.); t — время. Звездочки соответствуют статистической значимости различий между А и В: * — р<0,05; ** - р<0,01. Никто не запрещает вам вынести остальные кривые в другой рисунок или сделать серию рисунков, в каждом из которых новая кривая будет дана в сравнении с одной и той же повторяющейся кривой, например, А и В, А и С, А н D и т.д.
Рис.17. Одна кривая настолько значительно отличается от остальных трех, что это позволяет свести большое количество кривых в один рисунок, не делая его при этом менее понятным. Представлены средние ± ошибки средних; п — число объектов; t — время. Звездочки соответствуют статистической значимости различий между А и В: * - р < 0,05; ** - р < 0,01 Рис.18. Представлены только средние, статистический разброс не обозначен, данные о числе объектов в каждой выборке также отсутствуют. Суждение о различии между А и В — принципиально невозможно, t — время. Рис. 19 показывает, что ни А, ни В не претерпевают значительных изменений и не отличаются существенно друг от друга. Согласно традиции, перекрывающиеся ошибки средних не изображаем. Не надо рисовать стрелки на концах осей абсцисс и ординат — это давно уже не принято. Если вы хотите в столбиковой диаграмме сравнить две или несколько величин, разница между которыми очень велика, или откажитесь от этой затеи, или не пытайтесь изобразить величины в истинном масштабе — используйте «разрезы» в столбиках (рис. 20).
Ш'ЛПИЛМЮ: Y и«6 h=6 t Рис.19. Недостаток (см. рис.18) исправлен: представлены средние ± ошибки средних и п — число объектов. В результате стало очевидным, что в данной серии опытов статистически значимого отличия А от В не установлено, t — время. НЕПРАВИЛЬНО: ПРАВИЛЬНО: 50 40 30 20 10 - 50 - 10 - m 1 1 Рис.20. Длинные столбики (а), если изображать их полностью, занимают слишком много места, ничего не добавляя к наглядности рисунка . Во всех случаях надо отдавать предпочтение методам, которые профессор А.Н.Максименков удачно назвал «изобразительной статистикой». На столе перед вами несколько рисунков и таблиц, содержание которых вы со-
бираетесь прокомментировать в тексте диссертации. Как вы это сделаете? — Естественно, так: «На рис. 77 показано..., — или, — Данные о влиянии фактора X на параметр Y представлены в табл. 88.» Лучше сдвинуть нумерацию. Правильно? — Неправильно! В ходе работы над диссертацией вы будете многократно менять местами фрагменты текста, и в результате этого рисунки и таблицы расположатся в порядке, подобном современной нумерации старых петербургских квартир, где с номером 21-м мирно соседствует 65-й, а 36-й непосредственно следует за 8-м. В какой-то момент, задолго до начала общего редактирования работы, вы решите, что пора навести порядок, и перенумеруете иллюстрации заново. Потом вы еще и еще раз переставите фрагменты текста и снова затеете перенумерацию рисунков и таблиц. Под конец вы запутаете дело так, что будете вынуждены потратить многие часы на то, чтобы привести в соответствие текст и содержание иллюстраций. Совет таков: откажитесь от нумерации до момента печатания окончательного варианта диссертации. Таблицы вместо номеров помечайте славянскими буквами, рисунки — латинскими. Так и будете ссылаться на них в тексте диссертации: «табл. Д», «рис. F». Повесьте на стену листки с двумя алфавитами (на стол не кладите — обязательно затеряются). Во избежание путаницы буквы, встречающиеся в обоих алфавитах (А, В, С, Е и т.д.), вычеркните из латинского. Даже после такого вычеркивания заглавные и строчные буквы двух алфавитов дадут вам около ста знаков. Если не хватит, есть еще греческий алфавит, для использования которого не обязательны специальные шрифты, достаточно писать «ро», «дельта», «омега» и т.п. Использовав какую-либо букву, сейчас же помечайте ее в алфавите, чтобы избежать повторения. Порядок выбора букв, разумеется, произвольный. Первый вариант диссертации вы так и отдаете научному руководителю с буквенными обозначениями рисунков и таблиц. После страницы, на которой вы впервые ссылаетесь на ту или иную иллюстрацию, вы вкладываете ее эскиз. Больших трудностей при чтении не возникает. Когда будете готовить к печати последний вариант диссертации, составьте переводные шкалы вот так (табл. 7): Таблица 7 ТАБЛИЦЫ РИСУНКИ А Б В Г Д D F G I J ... а б в г д b о. Г h i 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 ... Таблица 8 А Б В Г Д 1 2 3 4 5 ... 1 г
Внимательно просматривайте текст, а при работе на компьютере используйте соответствующую команду. Встретив первую ссылку на таблицу (например, «табл. Г») , замените «Г» на «1» и сделайте соответствующие пометки в двух шкалах (табл. 8). И так — до конца последней главы. Потом то же проделайте с рисунками. Разумеется, всякий раз перед тем, как присвоить иллюстрации порядковый номер, надо заглянуть в переводную шкалу: не встречалась ли ссылка на ту же иллюстрацию выше по тексту (если да, используете ранее данный ей номер). Каждую иллюстрацию размещаете либо в тексте на той же странице, где содержится первая ссылка на нее, либо на следующей отдельной странице. Во втором случае иллюстрация (с заголовком, подписью, примечаниями — если они есть) должна занимать не менее половины страницы. Этот вариант представляется предпочтительным: он позволяет делать иллюстрации крупными и понятными. Иллюстрации, не содержащие прямых доказательств того, о чем вы говорите в тексте диссертации, можно поместить в «Приложениях» к ней. Обычно это делают с таблицами и рисунками, содержащими неусредненные данные (результаты отдельных опытов и наблюдений). Вероятность того, что в них заглянет читатель, близка к нулю, но диссертационный том станет толще, и это придаст вам уверенности в успехе дела. Может быть, здесь излишне подробно описана нехитрая процедура размещения рисунков и таблиц? Но соискатель пишет диссертацию в состоянии все возрастающего утомления и потому часто не способен понимать некоторые очень простые вещи, если только они не связаны непосредственно с развертыванием главной идеи исследования. ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: разделы «Заключение» и «Выводы» Повторим, что «Заключение» — необязательная часть диссертации. Желательно включить его в текст, если вы: • выбрали традиционный способ написания диссертации («Результаты» — отдельно и «Обсуждение» — отдельно), вследствие чего глава «Обсуждение» получилась большой, и вы чувствуете, что между ней и коротким «Выводами» должна быть переходная ступень объемом в пять-семь страниц; • выбрали монографический способ (обсуждение каждого результата сразу же после его изложения). В этом случае становится необходимым свести воедино главные итоги нескольких таких комплексных глав. Если вы сделаете это на 12-15 страницах, то назовете текст главой «Общее обсуждение результатов исследований», если на пяти-семи, то «Заключением». «Заключение» и «Обсуждение» различаются не только объемом. В «Обсуждении» вы могли и должны были высказывать предположения, иногда выходящие за рамки полученных вами экспериментальных и клинических данных. В «Заключении» догадкам уже не место, здесь вы говорите только о том, что надеетесь доказать Совету (Ю.В. Лобзин). Можно начать «Заключение» так: «К моменту начала нашего исследования в (такой-то) области (такой-то) науки сложилось (такое-то) положение». Далее в трех-пяти строках вы излагаете квинтэссенцию литобзора — состояние теории до вас. Потом перечисляете крупные факты, полученные вами, и в немногих словах излагаете собственную концепцию, то есть «теорию после вас». Подчеркнем, что «теория» это не перечисление фактов. Вспомним слова Льва Давидовича Ландау: «Истинная теория явления отличается от простого пересказывания известных фактов учеными словами именно тем, что из нее следует гораздо больше, нежели дают сами факты, на которых она основана». Разумеется, здесь не место цифрам, ссылкам на литературные источники и про-
чим деталям. Повествование в «Заключении» ведется исключительно на уровне идей. Допустимы так называемые «отсылки» (например, «как было показано в разделе 3.2. . .») . Хорошо, если в «Заключении» вы наметите пути дальнейшего исследования данной проблемы (А.Л.Костюченко). Для краткости это называют «перспективой». «Выводы» — самый короткий, наиболее часто читаемый (если не считать титульного листа) и самый важный из разделов диссертации. Именно в «Выводах» наиболее ярко проявляется способность (или неспособность) автора «ясно мыслить и ясно излагать». Как ни странно, само понятие «вывод» нуждается в разъяснении. Вывод это максимально абстрактное выражение какой-либо устойчивой закономерности , то есть связи между явлениями материального мира. Удивительно, но в диссертационной практике некоторых прикладных областей знания понятие «вывод» отсутствует, вместо него применяется словосочетание «научный результат»: «1-й научный результат», «2-й научный резвльтат» и т.д. (В.И.Бегун). Попробуем проанализировать наиболее типичные ошибки при формулировании выводов. Ошибка первая состоит в том, что автор подменяет вывод декларацией о результатах проделанной им работы («сделано», «создано», «изучено», «разработано» и т.п.). Подобным фразам место во «Введении», но не в «Выводах». Примеры таких неудачных выводов: «Выделены специальные требования к профессиональному отбору (название профессии) ...» или: «Установлен ряд связанных с деятельностью в (такой-то) среде физиологических и психологических феноменов...» Автор должен был сказать примерно следующее: «Сформулированные нами специальные требования к профессиональному отбору (название профессии) позволяют...» — и — «Установленные нами (такие-то) феномены находятся в тесной связи с (тем- то) , что указывает на существование (того-то)...». Разница понятна? Несколько меньшим грехом того же рода является подмена вывода простой констатацией факта, например: «На протяжении годичной зимовки в Антарктиде наблюдаются адаптивные перестройки дыхательной и сердечно-сосудистой систем, характеризующиеся установлением ведущей роли дыхания у одних лиц, или повышенном уровнем функционирования как дыхательной, так и сердечно-сосудистой систем у других. При этом к окончанию зимовки процесс адаптации не завершается.» То есть диссертант нашел у одних полярников изменение минутного объема дыхания, а у других — минутного объема дыхания и частоты сердечных сокращений. Но к нему-то надо быть снисходительным: не всякий ради этого перезимует в Антарктиде . Если автор пишет в выводе, что введение вещества X в дозе Y вызывает эффект Z, это не вывод, а результат эксперимента или наблюдения. Иное дело такая формулировка: «вещество X, введенное в организм, воздействует на компонент Y процесса Z, вызывая в нем изменения U и V, что может быть использовано для лечения заболевания W» или «функция А регулируется в организме человека веществом В, вырабатываемым клетками С органа D», — здесь уже присутствуют признаки вывода. Поскольку это очень важно, повторим еще раз: в «Выводах» вы должны говорить не о том, что вы делали или наблюдали, а о том, что постоянно происходит в мире вне вашей лаборатории, вне и независимо от вашего сознания. Второй распространенный тип ошибок связан с тем, что автор утверждает в выводе нечто очевидное и даже банальное:
«Технике--экономическая эффективность предлагаемых разработок достигается за счет использования конструктивных и технологических решений, придающих изделиям медицинской техники более совершенные медико-технические свойства, а также за счет оптимизации лечебных процедур и методов оценки функционального состояния организма человека.» Подошло бы в качестве начала для заметки в многотиражке. Нужно ли было проводить исследование, чтобы получить такой вывод? Другой пример: «За время пребывания в тарифном отпуске и после кратковременных заболеваний проходчики угольных шахт в значительной мере утрачивают адаптацию к труду в условиях нормального и, тем более, нагревающего, микроклимата. Поэтому первые дни работы после перерыва характеризуются предельным напряжением функционального состояния организма.» Для того, чтобы узнать это, достаточно расспросить нескольких шахтеров. Причем здесь наука? Еще несколько примеров «очевидного и вероятного»: «На основе анализа изменения функционального состояния физиологических систем организма человека, выполняющего работу в условиях климата аридной зоны, возможна выработка критериев для прогноза уровня работоспособности человека при различной внешней температуре.» Конечно, возможна. «Физиологический анализ многофакторной адаптации человека при суммированном воздействии на него внешней тепловой и рабочей нагрузок показал, что механизмы функциональных перестроек физиологических систем организма в процессе адаптации к высокой внешней температуре при одинаковой физической нагрузке зависят от интенсивности внешнего теплового фактора.» Если принять, что на организм человека в данных условиях действуют главным образом температура среды и величина физической нагрузки, и если поддерживать величину нагрузки постоянной, то состояние человека, конечно, будет определяться изменением параметров среды. «Гематоэнцефалический барьер у крупного рогатого скота, осуществляющий ре- гуляторную и защитную функции, обеспечивает динамически изменяющиеся уровни общих липидов, фосфолипидов, общего и эстерифицированного холестирина, триг- лицеридов, свободных жирных кислот и бета-липопротеидов цереброспинальной жидкости и крови мозга при различных физиологических состояниях организма и функциональной активности центральной нервной системы.» В переводе на обычный язык это, наверное, должно означать: «Гематоэнцефалический барьер участвует в регуляции концентраций перечисленных веществ в мозге». Да это его главная функция — регулировать уровни самых различных веществ в мозге! Если автор хотел показать особенности взаимодействия барьера с жирорастворимыми веществами, то должен был так и сказать. Если он нашел особенности этого процесса, присущие именно быкам и коровам — прекрасно, но и об этом надо было высказаться со всей определенностью. Рассмотрим пример из другой диссертации, подготовленной в том же коллективе: «Гематоэнцефалический барьер у крупного рогатого скота, осуществляя регуля- торную и защитную функции, обеспечивает динамически изменяющийся гомеостаз основных компонентов углеводного обмена (...) в крови и ликворе при различных физиологических состояниях организма и функциональной активности центральной нервной системы.» Нетрудно догадаться, что в следующей диссертации будет сказано о том, что гематоэнцефалический барьер (...) аминокислоты (...) у крупного рогатого скота . Третья типичная ошибка — отсутствие в выводе содержания. Не удивляйтесь, это вполне возможно. Вот пример из области «чистой науки»: «Тимоптин способен изменять условно-рефлекторную деятельность животных, од-
нако его влияние на поведение, в отличие от тимозина (фракция 5) , не всегда выражено.» Так действует или не действует этот тимоптин на поведение? Что значит «не всегда»? Иногда действует, иногда — нет? Где же закономерность? Автор просто обязан был изучить вопрос более глубоко и в выводе сказать, что тимоптин действует на поведение в (таких-то) случаях или в (таких-то) условиях. Другой пример: «Одним из возможных механизмов действия данных пептидов является их влияние на нейроглию.» Подчеркнем, что перед вами полный текст вывода. Назвать один из возможных вариантов не означает сделать вывод. «Данные пептиды» могут влиять (и обязательно влияют) и на нейроны мозга. Вот если бы автор (имея на то основания) заявил, что названные вещества влияют преимущественно на нейроглию, в его утверждении появились бы признаки вывода. Подобная фраза уместна была бы в «Обсуждении» , но никак не в «Выводах». Четвертая типичная ошибка — многословие и избыточное количество выводов. «Слова листве подобны, и где она густа, там вряд ли плод таится...», — писал Александр Поп два века назад. Примеры подобных выводов заняли бы слишком много места в этой книге, поэтому поверьте на слово: встречаются выводы длиной до 20 строк машинописи. Наверное, автор просто не позаботился произвести еще одну процедуру «экстракции» главного содержания и представил выводы в их первозданном сыром виде. Количество выводов обратно пропорционально теоретической значимости диссертации. Профессор А.Н.Максименков не зря говорил, что гениальные работы вообще содержат один вывод. Может быть, пяти-шести выводов достаточно для кандидатской диссертации? Пятый тип ошибок таков: диссертант в одном из выводов (как правило, в последнем) утверждает, что примененный им метод исследования вполне подходит для решения задач, подобных той, что решал он в своей работе: «Достаточно полная и объективная оценка состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем полярников в условиях Антарктиды может проводиться с помощью метода интегральной реографии тела (по М.И.Тищенко, 1971).» Это — бессмысленная декларация. Если ваш метод неадекватен задачам исследования , то диссертация ваша — просто набор артефактов. Сказанное не означает, что любой вывод, в котором речь идет о методах исследования, не имеет права на существование. Не следует смешивать два принципиально различных типа «методических выводов: • диссертант разработал какой-то новый метод оценки, прогнозирования или коррекции функционального состояния организма (например, новую методику определения концентрации простагландина Е2 в венозной крови или новый способ лечения вирусного гепатита С). И вот в одном из выводов автор утверждает, что предлагаемый им метод позволяет решать (такие-то) задачи, существование которых читателю очевидно (например, с большей эффективностью лечить вирусный гепатит С). Такой вывод вполне логичен и не вызывает возражений; • автор использовал какой-либо метод (им же разработанный, модифицированный или полностью заимствованный из литературы — не важно) для получения экспериментальных данных. Они составили основу диссертации. И вдруг в последнем выводе мы читаем, что данный метод вполне применим для проведения подобных исследований. Такой вывод излишен: если метод неадекватен задачам, то о какой диссертации может идти речь? Возможно, суть Науки состоит в том, что исследователь, используя отработанные в течение тысячелетий логические приемы и современные ему аппараты и кон-
кретные методики, многократно упрощая и отбрасывая все второстепенное, выводит из вороха фактов несколько простых правил, позволяющих в дальнейшем, имея данные о величине воздействующего фактора и об исходном состоянии объекта, предсказать будущее его состояние без проведения собственно воздействия. Филипп Франк в «Философии науки» хорошо сказал, что описание пятен на небе, даже произведенное с большой точностью, наукой не является. Вот установление некой закономерности, позволяющей предсказывать погоду на завтра, — иное дело . Из этого следует, что в «Заключении» и «Выводах» вашей диссертации должна содержаться концепция, позволяющая сделать такой прогноз. Если ее нет, работайте, пока она не появится. После этого вы можете переходить к написанию последнего раздела текста диссертации — к «Введению». Но прежде, чем вы это сделаете, познакомьтесь с другой точкой зрения на место «Выводов» в диссертации. До сих пор я не Затруднял вас необходимостью выбирать один из возможных вариантов действия и, сберегая ваше время, давал советы в императивном стиле. Здесь я единственный раз отступаю от этого правила . Меня обязывают к этому две причины: слишком важен вопрос и очень уж опытен наш консультант. Итак, познакомимся с мнением нашего уважаемого учителя профессора Платона Константиновича Климова, в течение двадцати лет проработавшего в одном из экспертных советов ВАКа, и решившего судьбу тысяч диссертаций . Когда у исследователя появляется ощущение, что он в основном закончил экспериментальную работу и созрел для написания текста диссертации, он приходит к научному руководителю и тот задает ему вопрос: «Каковы выводы из вашей работы?» — если исследователь после получасового раздумья не может хотя бы приблизительно сформулировать выводы, ему предлагают снова прийти через месяц. В конце концов, исследователь, просмотрев и обдумав все полученные им результаты, находит первую, очень приблизительную формулировку выводов. Если руководитель оценивает их как существенные и обоснованные, то благословляет ученика на работу с пером и бумагой. Естественно, ему ставится задача написать текст диссертации «под эти выводы». Такой путь очень заманчив: легко отбрасывая все случайное и ненужное, диссертант идет прямо к цели, изложение приобретает цельность и четкость, намного легче решается «проклятая проблема» всех сочинений — автор быстро находит нужную структуру текста (деление материала на главы и связи между ними). Все это замечательно, но есть и несколько возражений против методики «сначала выводы, потом — текст». Так ли много исследователей — аспирантов, младших научных сотрудников, соискателей, способных охватить мысленным взором весь громадный ворох полученных за несколько лет разнородных материалов и найти в нем нечто одновременно новое и логичное? Если исследователь на это способен, то удобно ли предлагать ему степень кандидата наук? Говорю об этом без иронии, ведь умение извлечь из сырых фактов новую сущность, квинтэссенцию, как сказали бы древние, это отличительный признак Учителя, то есть профессора. Если же самому диссертанту такая задача не плечу, то захочет ли взять ее на себя научный руководитель? Второе возражение. Как бы старательно ни производил исследователь первичный анализ фактов, он обязательно упустит какие-то детали. И как знать, может быть, одна из них и была самой ценной находкой во всей работе. Может быть, она была настолько ценной, что стоило отказаться от сложившегося было плана диссертации и рассмотреть полученные данные под новым углом зрения? Разумеется, принятие правила «сначала выводы» резко снизит вероятность таких озарений . Последнее возражение. А хватит ли у автора самодисциплины и, извините, честности, при уже сформулированных выводах не просто глухо упомянуть о не согласующихся с ними результатах, но и обсудить эти результаты в тексте диссер-
тации? Может быть, совет «выводы сначала» — еще одно проявление той самой великой ясности научной мысли, которая не раз помянута в этой публикации? Если же приведенные возражения вас не убедили, и вы готовы принять именно такой порядок подготовки диссертации, сделайте следующее. Каждую небольшую группу фактов изобразите на листке бумаги (или в компьютерном файле) с максимальной краткостью ("для себя"), используя условные обозначения и аббревиатуры: то-то, воздействуя на то-то вызывает то-то, что в совокупности с результатами других (указать — каких) ваших наблюдений и таких-то литературных данных позволяет предположить (или доказывает), что (...). Полученные многочисленные микровыводы сведите в смысловые группы, в каждой выделите главное и дайте ему простое и ясное выражение. В результате вы получите первую версию «Выводов». Литературные их достоинства не должны вас занимать . С этими выводами идите к вашему научному руководителю и будьте готовы представить доказательства каждого из них. Подробно расспрашивая вас то об одной, то о другой группе полученных фактов, руководитель правит ваши выводы. В результате возникает вторая их версия, часто весьма отличная от первой. Руководитель предлагает вам подумать над тем, все ли вынесенное им в формулировки выводов, может быть доказано вашими результатами. Не удивляйтесь: его функция заключается в том, чтобы по нескольким штрихам увидеть весь контур явления, а поискать недостающие штрихи в ворохе уже полученных данных — обязанность ваша. Иногда недостающие фрагменты могут быть получены только в результате дополнительных исследований, и тогда возникает вопрос, являются ли эти фрагменты настолько необходимыми для построения общей картины изучаемого явления, что оправдывают постановку новой серии опытов или наблюдений. Чаще руководитель и диссертант идут по другому пути — отказываются от описания части явления, считая имеющиеся доказательства недостаточными, и сосредоточивают свое внимание на других, более доказуемых частях. Так в нескольких беседах рождается «почти окончательная» версия «Выводов» (небольшие стилистические изменения вы и руководитель будете вносить в них чуть ли не до момента сдачи текста переплетчику). А теперь главное: именно для обоснования этих выводов вы и заново создадите сначала структурную схему, а затем и текст «Результатов исследования». Снова напомним вам правило: как можно большую логическую работу проделать до того, как будет написана первая строка собственно текста диссертации. Если у вас хватит дисциплинированности следовать этому совету, вы сбережете много сил и времени. Таким образом, выбрав альтернативный порядок работы над диссертацией, вы сначала готовите в виде систематизированных фактов, без текста: • «Результаты исследования»; • «Выводы». Затем — уже в виде текстов: • «Выводы»; • «Результаты исследования»; • «Обсуждение результатов» (если оно отделено от «Результатов»); • «Методы исследования»; • «Обзор литературы»; • «Заключение» (если есть); • «Введение». • «Аксессуары» (списки сокращений и литературы и т.п.) — в той же последовательности, что и при обычном порядке подготовки диссертации (см.выше).
ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: раздел «Введение» Приступая к работе над «Введением», вы уже знаете все содержание собственной диссертации. Во «Введении» вы как бы представляете ее читателю. Не приводя доказательств и конкретных данных, вы уверенно заявляете о том, что вами сделано и насколько это важно для прогресса в данной области знания. Есть несколько обязательных компонентов «Введения». Первый из них — актуальность темы исследования. Вы должны дать читателю понять, что необходимость вашего исследования была обусловлена внутренней логикой развития соответствующей области науки, что ваша работа была совершенно необходима, что в случае, если бы она не была вами выполнена, процесс познания в чем-то замедлился бы. Часто диссертанты смешивают понятия «актуальность» и «новизна». Тогда во «Введении» появляются, фразы, значение которых в переводе на нормальный человеческий язык таково: «Этого никто не исследовал, поэтому моя работа актуальна». То, что работа не была сделана до вас, вовсе не означает, что кто-то не заметил проблему или не смог ее решить. Селье говорил о том, что можно посвятить годы описанию желез крайней плоти африканского слона, но надо ли? После того, как актуальность работы продемонстрирована, автор объявляет цель исследования. Пожалуйста, помните, что формулировка этого важнейшего элемента диссертации не может начинаться словами «изучение», «исследование» и т.п. Изучение чего- либо не может быть целью работы, целью является нахождение каких-то закономерностей, действующих в окружающем нас мире, а изучение, исследование — только средство к тому. Редко бывает так, чтобы цель, предварительно намеченная в начале исследования, не претерпела изменений в ходе работы. Поэтому, при завершении диссертации необходимо особое внимание обратить на то, чтобы цель строго соответствовала названию диссертации и даже текстуально была близка к нему (Ю.В.Лобзин). Приведем пример. Название: «Протеинсинтетические и иммунные механизмы защитнорепаративных эффектов гепатотропных средств». Цель: «Определение влияния препаратов из группы актопротекторов и иммуномодуляторов на репаративную регенерацию печени, а также установление роли протеинсинтетических и иммунных механизмов в этих процессах». Понятно? По тому, насколько правильно вы сформулируете цель исследования, члены Совета будут судить о работе не только вашей, но вашего научного руководителя. Редко бывает так, чтобы цель, сформулированная в начале исследования, не претерпела изменений в ходе работы. Совершенно необходимо, чтобы и «Выводы» и «Положения, выносимые на защиту» содержали ответ на вопрос, заданный в пункте «Цель исследования». После объявления цели своей работы диссертант «разбивает» ее на несколько основных задач исследования: «определить...», «рассмотреть...», «оценить», «разработать методику...» и т.п. Иногда научный руководитель требует от диссертанта строгого следования схеме «одна задача — одна глава «Результатов» — один вывод». Снова вспомним о различиях между прикладными и теоретическими работами. Четкость структуры — привилегия клинических диссертаций. Теперь наступает очередь научной новизны. Вы должны четко и ясно сказать, что именно вносит ваша работа в существующую систему знаний. Новизна работы может заключаться не только в радикальной замене ранее известных данных (то есть нечто было неправильно исследовано или очень неточно измерено и т.п., и
вы сообщаете совершенно иные значения), но в уточнении и дополнении уже известного (В.И. Бегун). Если в вопросе о новизне работы в целом вы чувствуете себя не очень уверенно, подойдите к делу иначе: покажите, какие элементы вашего исследования являются новыми, что или как не делали до вас. Новым может быть сочетание двух ранее известных элементов. Например, проблема, которую вы исследовали, могла быть поставлена задолго до вас. Примененные вами методы также могут быть хорошо известны, но если никто пока не смог успешно применить эти методы для решения этого класса задач, ваша работа обладает некоторой новизной. Помните, что только первый исследователь проблемы может ограничиться описанием феномена и назвать это «новизной». Идущий за ним уже обязан вскрыть и описать механизм явления. Разумеется, заявление о новизне, сделанное во «Введении», уже в следующей главе («Обзор литературы») должно быть подтверждено результатами обширного поиска и тщательного анализа информации. Часто автор, пытаясь убедить читателя в новизне своей работы, заявляет о том, что он — первый, кто применил к решению данной проблемы «комплексный подход». Диссертант, перерыв горы книг, нигде не нашел той единственной, где было бы все, что ему нужно знать о предмете исследования: кусочек здесь, кусочек там. Собирание этих кусочков и восполнение пробелов он называет «комплексным подходом». Это опять игра подсознания: автор, не понимая того, что делает, искал на полках библиотек еще не написанную собственную диссертацию. Каждая серьезная работа является комплексной, только цель (системообразующий фактор) у каждой работы — своя, а, значит, и свойственный только ей подбор элементов. От диссертации требуются также и практическая значимость. Есть области знания (например, геология), в которых понятия «практическая значимость» и «новизна» очень близки (П.П. Ясковский). Диссертанту-медику для обоснования практической значимости его работы приходится ссылаться на документы и издания, подтверждающие внедрение результатов работы в клиническую и исследовательскую практику, в профилактическую деятельность системы здравоохранения и т.п. Вряд ли диссертанту по силам сделать нечто одновременно важное и для теории, и для практики. Чем дальше вперед уходит работа в теоретическом отношении, тем больше времени потребуется для применения ее результатов в практике. Так что вместо «и» читайте «или». Конечно, в тексте «Введения» следует сказать и о научной новизне, и о практической значимости, но если читатель в одном из этих пунктов обнаружит несколько легковесные утверждения, большой беды не будет. Главное, чтобы в диссертации не отсутствовали одновременно и научная новизна, и практическая значимость. Во «Введении» автор называет общее количество или дает перечень научных конференций, симпозиумов, заседаний научных обществ и т.п., на которых он докладывал фрагменты своей диссертации, и сообщает о том, сколько работ опубликовано им в открытой печати по теме диссертации. Последний и крайне важный элемент «Введения» — «Положения, выносимые на Защиту». Что это такое, мне так и не удалось узнать у моих многоопытных учителей . С точки зрения здравого смысла, все просто: диссертации были задуманы как собрание в одном томе доказательств каких-либо выдвинутых авторами положений, или тезисов. Отсюда и звучание слова «диссертация» в европейских языках — a thesis, la these и т.п. Но в диссертации есть «Выводы», и именно их доказанность (или недоказанность) по традиции оценивает Совет. За неимением лучшего толкования примем такое: «Положения» это — экстракт «Выводов». Диссертант уже многократно производил операцию «сжатия». В результате ее проведения из довольно аморфного «Обсуждения» родилось краткое и весомое «Заключение». Снова сжав его и отбросив все второстепенное, он получил четкие формулировки «Выводов». Остается сделать еще одну «перегонку» и свести пять-семь выводов в два-три положения. Структурное соответствие (например,
Положение 1 = Вывод 1 + Вывод 2) — необязательно. Сложите смысл всех выводов воедино, сожмите покрепче, и полученный сухой остаток разделите на две-три части. Это и будут «Положения». Не принято благодарить во «Введении» научного руководителя (консультанта) за помощь в работе над диссертацией. Диссертант переделывает текст «Введения» (вместе с «Выводами») никак не менее десяти-пятнадцати раз. Научный руководитель принимает наибольшее участие в подготовке этих двух разделов диссертации. ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: список литературы Список литературы — вспомогательный раздел диссертации. Его содержание определяется тем, на какие работы других авторов вы ссылались в ее тексте. Поэтому не стоит задумываться о содержании списка до того, как вы завершите текст. Однако после того как вы сведете вместе и систематизируете все ссылки, просмотрите их и постарайтесь учесть следующие соображения: • необходимо добиться полного соответствия между литературными ссылками в тексте и списком литературы. Все работы, упомянутые в тексте, должны быть внесены в список, и все публикации, содержащиеся в списке, должны быть упомянуты в тексте; • традиционное количество источников, используемых в кандидатской диссертации — полторы-две-три сотни; • соотношение «русские/иностранные» показывает, насколько диссертант владеет иностранными языками (проще говоря, знает он английский или нет); • считается, что примерно четыре из пяти работ в списке должны быть опубликованы в последние пять лет. Тем не менее, ссылки на приоритетные работы желательны независимо от года выхода их в свет; • ссылки должны быть составлены в соответствии со стандартом • библиографических описаний (об этом см. выше в разделе «Первые шаги диссертанта: ознакомление с литературой); • ошибки — орфографические и цифровые — нежелательны и здесь. Лучше, если иностранные ссылки будет набирать на компьютере или печатать на машинке человек, знающий соответствующий язык. Существуют компьютерные программы, проверяющие правильность написания английских слов. Помните, что этим списком вы будете пользоваться при подготовке к публикации своих статей и после защиты диссертации; • если у работы более четырех авторов, допустимо привести фамилии и инициалы только первых трех, заменив остальных на «и др.» или «et al.»; • в пределах списка название одного и того же журнала должно сокращаться одинаково (если сократили один раз «American» до «Am.», то уж «Атег.» нигде не должно появиться) ; • как уже было сказано, неплохо, если официальные оппоненты увидят в списке хотя бы одну-две собственные работы. В списке литературы сначала расставьте в алфавитном порядке все работы на русском языке, потом — на иностранных. Именно этот признак — славянский или латинский шрифт — наверное, наиболее важен для формирования списка. Раздающиеся иногда советы помещать переведенные на русский язык работы в иностранную часть списка — игнорируйте. Это — рецидив деления науки на «нашу» и «не нашу». Расстановка публикаций по алфавиту только кажется простым делом. Придерживайтесь нескольких правил:
• при определении места публикации в списке имеют значение фамилия и инициалы только первого автора, фамилии соавторов на размещение работ никак не влияют; • работы однофамильцев расставляйте в соответствии с первым (а при совпадении — со вторым) инициалом; • работы одного и того же автора размещайте в соответствии с годом их опубликования; • работы одного и того же автора, изданные в один и тот же год, расставляйте по первой (второй, третьей и т.д.) букве их названия; • фамилии иностранных авторов, содержащие частицы (de, d', De, Le, von, van, Van и т.п.) размещайте в соответствии с их основной частью. Например, David De Wied превратится в Wied D. De, и его работа будет помещена в конец списка, на букву W. Иногда фамилия и частица неразделимы, пишутся слитно и занимают в списке место в соответствии с первой буквой частицы. Например, работы LeBlanc, МсСгеегу и O'Realy попадут в разделы списка «L», «М» и «О». Наибольшие трудности связаны со сложными фамилиями замужних дам (например, в сочетании Gulietta Falconeri Erspamer определяющая буква — F, с нее начинается девичья фамилия автора) и аристократически звучащими фамилиями представителей романских народов (например, в сочетаниях S.Ramon d' Cajal и J.Ruiz de Elvira определяющие буквы — R). К счастью, подобные случаи редки. В период «наведения глянца», перед тем, как отдать работу в печать, диссертант «чистит» список литературы, устраняя из него и соответственно — из текста : • старые, но не приоритетные публикации, то есть вышедшие ранее, чем в последние 5-10 лет; • работы, цитируемые в тексте диссертации в тексте диссертации только один раз и притом в длинном перечне других публикаций. Например, из ссылки «Иванов И.И., 1969; Петров П.П., 1975; Сидоров С. С, 1981; Кузнецов К.К., 1984; Смирнов С.С, 1994; Васин В.В., 1995» лучше убрать работы Петрова, Сидорова и, возможно, Кузнецова. Работа Иванова скорее всего приоритетна и потому может интересовать читателя диссертации. В публикациях же Смирнова и Васина содержится последние, самые свежие данные, ценность их очевидна; • публикации, точность библиографического описания которых вызывает у вас большие сомнения (при этом источник — практически недоступен); • работы, попавшие в текст диссертации (и в список литературы) по непонятной случайности. Вы сами не можете понять, зачем они здесь. Как ни странно, такие необъяснимые капризы авторской фантазии неизбежны в каждой крупной работе. Кроме такой «чистки» списка автор производит и его «освежение», изо всех сил стараясь включить сюда работы текущего или хотя бы прошлого года. Нельзя одобрить подобную практику, но и бороться с нею бесполезно — такова уж психология диссертанта. По-настоящему, он должен был бы открывать каждую новую статью со страхом: а вдруг там результаты, которые никак не согласуются с его собственной уже изложенной в законченной диссертации концепцией. Еще больший страх он должен испытывать перед возможностью увидеть те же данные, что и в его работе, но вероятность этого ничтожно мала. Желательно, чтобы «Список литературы» к вашей диссертации в его окончательном виде отредактировал профессиональный библиограф.
ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: редактирование, печать и переплет Процесс редактирования текста нельзя полностью отделить от процесса его написания . Сколько бы ни давали диссертантам прекрасный совет: «Пишите сначала вчерне, не задумываясь над выражениями, отредактируете потом» — мало кто способен ему последовать. Так что «правой пишем, левой — стираем». Однако когда весь текст написан, наступает время общего редактирования. Если вы работаете с пишущей машинкой, то к этому моменту диссертация представляет собой кипу листов высотой около 10 см, напоминающих формой, если не твердостью, шифер — из-за многочисленных операций с клеем и ножницами. Можно резать и переклеивать его еще и еще много раз. Если же текст набран на компьютере , лучше его распечатать. Мало кто обладает опытом общего редактирования больших текстов на дисплее, без распечатки. При просмотре первой «бумажной» версии любого текста обязательно выявляются совершенно несуразные ошибки. Разделите, если хватит самодисциплины, работу по общему редактированию на несколько этапов: Первый этап: сначала посмотрите, не заблудился ли в одной главе фрагмент другой. Например, в «Результатах» вы почти обязательно найдете целые абзацы, которым следовало бы быть в «Методах» или в «Обсуждении» (если вы решили выделить «Обсуждение» в отдельную главу). При этом придется переставить большие «куски» текста. Работайте на уровне страниц и абзацев, стараясь не отвлекаться на отдельные фразы и тем более на неудачные выражения, повторения слов и орфографические ошибки. Все замеченные мелкие огрехи пометьте и забудьте о них до следующего этапа. Если вы не одолеете соблазн и начнете раньше времени «наводить глянец», то скоро в вас укоренится подсознательное убеждение, что работа по редактированию завершена. В будущем это приведет к нежеланию переделывать текст снова и снова. Вы можете об этом и не подозревать, но когда научный руководитель вернет вам первый вариант диссертации со своими пометками, вы отложите его надолго, уверяя себя и других в том, что есть более срочные дела. После перестановки крупных частей текста, написания новых фрагментов и изъятия ненужных вы переходите к следующему этапу редактирования. Суть второго этапа состоит в поиске и устранении явных противоречий и неоправданных повторений. Вполне может случиться, что в разных местах диссертации вы приведете разные трактовки одних и тех же данных. Подумайте, в которой, из этих попыток объяснить результаты эксперимента, вы были правы, и устраните противоречие. Результаты одного и того же опыта или наблюдения можно приводить в разных разделах диссертации, если это оправдано логикой изложения. Например, в одном случае данные о динамике частоты сердечных сокращений были нужны вам для сравнения их с показателями работы системы органов дыхания, в другом — для анализа теплового баланса организма. Если же имеет место простое повторение — устраните его, оставив данные в том разделе диссертации, в котором они нужнее . Отредактируйте список литературы. Уберите из него (и соответственно из текста) работы, без которых можно обойтись (более подробно об этом см. в предыдущем разделе этой книги). Третий этап: исправьте наиболее неприятные из мелких ошибок (неудачные выражения, отступления от грамматики и т.п.). Если текст заложен в компьютер, сделайте проверку на правильность написания слов. Проверка каждого файла даст вам маленький рабочий словарь, который надо не полениться влить в основной словарь, заложенный в программу ее автором. В дальнейшем перед проверкой текстов загружайте свой рабочий словарь, и компьютер уже не будет останавливаться на специальных терминах, обычных для вашей работы, но отсутствующих в об-
щих словарях русского языка. Четвертый этап — правка в соответствии с замечаниями руководителя и устранение всех замеченных ошибок. После этого постарайтесь снова отдать работу руководителю. Он может и отказаться, тогда уместно проявить полную почтительности настойчивость. Скорее всего, он уступит, и диссертация от этого выиграет . Пятый этап — «наведение глянца»: размещение иллюстраций в тексте, проверка соответствия ссылок списку литературы, составление «Оглавления» (пока без номеров страниц) и т.п. Обязательно составьте список сокращений, использованных в тексте диссертации (чем меньше их будет, тем понятнее изложение) и поместите его сразу после «Оглавления». Желательно отдать диссертацию корректору или коллеге, отличающемуся хорошей речью и выраженной педантичностью. Сами вы вычитать текст, как следует, не сможете: вы знаете его слишком хорошо. Не стоит полностью доверять и компьютерным программам для проверки текста: они пропускают любое значимое слово, не замечают ошибок в падежах и т.п. После корректуры расставляйте номера страниц и печатайте работу на принтере или отдавайте ее машинистке. Если у вас есть возможность увидеть на дисплее будущий текст с разбивной на страницы, и размещенными в нем иллюстрациями — прекрасно. При печатании работы должны быть соблюдены требования стандарта. На практике это означает, что вы должны использовать бумагу формата А4 (210 X 297 мм) , что любая буква или цифра в тексте, формулах и иллюстрациях не должна быть меньше строчной буквы любой стационарной пишущей машинки (2.0 мм высотой), что в строках должно быть по 60-65 печатных знаков, а самих строк на странице — 28 (не считая номера у верхнего края страницы и пробела под ним) . Ширина верхнего и нижнего полей должна быть не менее 20 мм, правое поле равно 10 мм. В некоторых Советах принято заранее выдавать соискателю листок с перечнем этих требований. Диссертация будет подвергнута микрофильмированию во Всероссийском научно- техническом информационном центре и в случае несоответствия требованиям может быть возвращена в Совет. Обидно будет потерять два месяца. Ни ГОСТ, ни традиция не требуют использования дорогих сортов финской бумаги. Более того, если бумага слишком хороша, читатель может задуматься, не пытается ли автор отвлечь его от качества собственно диссертации... Выравнивание правого края текста, которое предлагают вам многие компьютерные программы — необязательно. Наклеивание фотографий тоже требует некоторых навыков. Выбирайте клей, который не желтеет, не пропитывает бумагу насквозь и не коробит ее — резиновый или ПВА. Есть и другие сорта, вам их подскажет любой профессиональных фотограф . Переметьте все фотографии (для всех экземпляров): на обороте каждой мягким карандашом без малейшего нажима нанесите номер рисунка и, главное, номер страницы, на которую он должен быть наклеен. Укажите стрелкой, где верхний край: когда на столе будут лежать сотни фотографий притом изображением вниз и вы будете клеить их, как автомат на заводе безалкогольных напитков, это очень пригодится. Все последующие процедуры проведите сначала на забракованных фотографиях — для тренировки. Клей наносите кисточкой только на углы фотографии по направлению от центра. Смазанная клеем поверхность (на каждом углу) должна быть не больше половины копеечной монетки (если вы еще помните, что это такое). Накладывайте фотографию одним точным движением, накрывайте чистой белой тряпкой, разглаживайте руками от центра к краям. Складывайте листы с фотографиями стопкой на полу, накрывая каждый чистым листом мягкой бумаги, и придавливайте стопку тремя томами «Всемирной истории».
Через сутки или двое осторожно снимайте чистые листы. Где-нибудь они обязательно приклеятся. Если бумага для прокладок была действительно мягкой, она расслоится, не повредив фотографий. Тряпка, а иногда и скальпель помогут вам. Разложите листы по экземплярам и попросите кого-нибудь из домочадцев перелистать каждый. Обидно будет обнаружить в переплетенной диссертации перевернутую страницу 78, две страницы 132 и отсутствие страницы 135. Последний этап выполняет переплетчик. На всю процедуру уходит полдня. Переплетают все экземпляры, кроме второго — он предназначен для микрофильмирования. Если в работе много фотографий, переплетчик сделает картонные вставки со стороны корешка. Не надо золотого тиснения на обложке. Печатайте пять экземпляров: 1-й — для Государственной центральной научной медицинской библиотеки, 2-й (не переплетенный) — для Всероссийского научно- технического информационного центра, 3-й — для вашего научного руководителя, 4-й — для себя и 5-й — для библиотеки учреждения, в которой работает диссертационный совет. Вам будут подсказывать сдать в библиотеку учреждения 3-й экземпляр , но лучше этого не делать: число его читателей будет очень небольшим. За месяц до защиты, в течение которого доступ к ее тексту будет разрешен для любого желающего, многие просто не успеют воспользоваться этой возможностью, а после защиты для того, чтобы получить вашу диссертацию в читальном зале, потенциальный читатель должен будет получить специальное разрешение. Можно отпечатать только один экземпляр и сделать с него ксерокопии. В этом случае все экземпляры получатся равного и довольно хорошего качества. Вопрос в том, сколько это будет стоить. Если научный руководитель откажется от своего экземпляра, у вас останется два. Это очень удобно (один — на службе, другой — дома). Вы еще несколько лет будете обращаться к своей диссертации как к справочнику, поскольку в отличие от статей и докладов она является полным и точным изложением почти всего, что вы сделали. Итак, диссертация готова, остается ее защитить. ТЕКСТ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: ав т оре ф ера т Сразу после завершения текста диссертации напишите автореферат. Не стоит откладывать: в эти первые дни вы удерживаете в памяти весь текст диссертации и без труда находите в ней нужные вам фрагменты. Ждать, когда определится день и место защиты, не стоит. В любом случае диссертация закончена, а автореферат — точное ее отражение. Изменения могут произойти только в данных, указываемых на обороте обложки автореферата. Этот лист вы и напечатаете в последний момент. Несмотря на свое название, автореферат не является уменьшенной копией (конспектом) всей диссертации. В нем нет ни «Обзора литературы», ни «Заключения», ни «Приложений». Главное его содержание — результаты исследования, подтверждающие выводы диссертации. Главное различие между структурами диссертации и автореферата заключается в том, что если при работе над текстом диссертации автор мог делить материал между несколькими главами «Результатов» (или «Результатов и обсуждения») с некоторой степенью произвольности, то в автореферате такая свобода отсутствует. Результаты и обсуждение (уже без возможности их разделения) выстраиваются в параллельные цепочки, каждая из которых служит обоснованием одному, двум или реже трем выводам (рис. 21). Вчитайтесь еще раз в сформулированные вами «Выводы» и задайте себе вопрос: «Какие из представленных в диссертации результатов подтверждают мой первый вывод (или первый и второй выводы)?» С ответа на этот вопрос и начните основную часть автореферата.
Результаты и обсуждение Вывод 1 Вывод 2 Результаты и обсуждение ~~1 Вывод 3 Вывод 4 Вывод 5 Результаты и обсуждение Выводб Рис.21. Автореферат — не конспект диссертации («В главе 1-й показано. . . В главе 2-й дано. . .») . Из всех глав производится экстракция наиболее важных результатов и их трактовок. Полученное вы снова подвергаете сжатию, приходя таким образом к выводам. Разумеется, в автореферат нельзя добавлять данные или принципиально важные рассуждения, которых не было в тексте диссертации. Когда «смысловое ядро» автореферата будет готово, вы поместите перед ним краткие конспекты: • «Введения» (сюда вы включите данные о количестве глав, страниц, таблиц, рисунков и литературных источников); • «Методов исследования» (для их изложения у вас будет не более двух машинописных страниц, поэтому вам придется ограничиться перечислением примененных методов и очень короткими пояснениями). После «ядра» автореферата вы приведете полный текст «Выводов» и «Список основных работ, опубликованных по теме диссертации» (если работ более двух десятков, можно перечислять не все) . Вы, конечно, Знаете, что ВАК никогда не устанавливал точного количества публикаций, необходимого для защиты диссертации . Требование таково: вы должны опубликовать все основные результаты вашего исследования. Удовлетворяют ли представленные вами печатные труды этому требованию, решит комиссия из трех членов Совета, которая будет принимать вашу работу к защите. Объем автореферата кандидатской диссертации не должен превышать одного печатного листа, что с учетом обложки и титульного листа означает, что вы готовите для типографии ровно 20 страниц текста. Опыт показывает, что этого объема достаточно для изложения основного содержания любой диссертации. Однако некоторые особенно упорные авторы печатают автореферат не через два, а через полтора интервала, увеличивая его фактический объем на одну треть. ВАК этого не запрещает, но такой автореферат должен быть издан так называемым фотоспособом, при котором плата взимается за количество страниц, а не за количество печатных знаков, как при издании обычным типографским способом (набором). Вообще же печатание автореферата — дело творческое в том смысле, что каждый диссертант решает эту проблему по-своему. Ни Совет, ни ВАК не будут интересоваться, где и как вы его печатали. Как вам не раз напомнит технический секретарь Совета, автореферат должен быть разослан не позднее, чем за месяц до дня защиты. Учитывая ваше эмоциональное состояние в этот период, поясняю: если защита назначена на 15 марта, то на конвертах с рассылаемым авторефератом должен стоять почтовый штемпель «14 февраля» (или любой более ранний). ЗАЩИТА КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: «предзащита» «Положение ВАК» требует, чтобы любая работа до того, как она будет представлена к защите в качестве диссертации, была обязательно доложена на сове-
щании того научного коллектива, в котором она была выполнена. В некоторых учебных и научных заведениях существует традиция заслушивать такие доклады на открытых заседаниях лаборатории, отдела, кафедры, куда приглашают представителей нескольких родственных по тематике подразделений. Главная особенность «предзащиты» состоит в том, что предзащитой она не является: совещание не дает оценки объему и качеству вашей работы, не определяет специальность, по которой она может быть защищена. Обычные в решениях таких совещаний слова о том, что диссертация готова к защите и может быть представлена в такой-то Совет, лишены юридической силы. Соответствие содержания диссертации профилю Совета оценит комиссия из числа его членов, качество и объем работы — сам Совет в процессе публичной защиты и окончательно - ВАК. Так что предзащитой это совещание является лишь в смысле вашей тренировки к настоящей защите. Выступления участников «предзащиты» должны быть запротоколированы. Участие стенографистки в таких совещаниях не предусмотрено и обычно запись выступлений ведет один из сотрудников лаборатории, в которой выполнена работа. Как правило, сам диссертант печатает по этим записям протокол совещания и обращается с содержанием выступлений достаточно вольно, наивно опасаясь, что критика коллег может помешать прохождению диссертации в ВАКе (куда протокол обязательно отсылают). Никто не запрещает автору после критики на «предзащите» внести в диссертацию необходимые изменения. Кто сказал, что она должна быть к моменту предзащиты переплетена? Так что смело пишите в протоколе то, что было действительно сказано. Повторим еще раз: оценку вашей диссертации дадут Совет и ВАК, которые, конечно, совсем не стремятся поставить между диссертантом и собой еще одну контролирующую структуру. ЗАЩИТА КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: сдача диссертации в Совет и работа с отзывами Утвержденную и заверенную печатью выписку из протокола «предзащиты» вы сдаете в Совет вместе с заявлением на имя его председателя, необходимым количеством экземпляров диссертации и некоторыми другими документами, перечень которых вы заранее получите у технического секретаря Совета. Во всем, что касается оформления многочисленных документов, сопровождающих диссертацию, высшими авторитетами являются ученый и технический секретари Совета. Они привыкли иметь дело с людьми, находящимися в состоянии полной диссертационной прострации. Обычно соискатель и не пытается понять логику «бумажной машины» и действует по принципу автомата: команда — исполнение — доклад об исполнении — новая команда и т.д. Вряд ли вы станете первым, кто не справится с этим, поэтому не будем тратить бумагу и типографскую краску на подробные инструкции по составлению документов. По докладу председателя Совет на своем заседании назначит комиссию в составе трех своих членов, которая решит, соответствует ли ваша диссертация специальности (или специальностям, если их две), по которой вы ее представляете к защите. На следующем заседании Совета комиссия доложит свое решение, Совет официально примет вашу работу к защите и назначит вам двух официальных оппонентов и так называемую ведущую организацию, то есть лабораторию, кафедру, отдел одного из научных или учебных заведений, где работают наиболее известные специалисты по проблеме, которой посвящена ваша диссертация. В этот период основная функция соискателя — быть курьером между Советом и названными лицами и учреждениями (дозвониться, отвезти, напомнить, привезти назад экземпляры диссертации и сопроводительные документы и т.п.). К сожалению, нынешнее
состояние почтовой связи и цены на железнодорожные и авиабилеты часто ограничивают выбор ведущей организации и оппонентов пределами своего города. Для двух столиц это не создает проблемы, но жителям других регионов иногда приходится брать на себя дополнительные заботы. При встречах с официальными оппонентами и членами Совета не надо слишком уж горячо выражать «чувство глубокой признательности за большую работу, проделанную вами, дорогой Кузьма Кузьмич, по оценке моей диссертации». После такой попытки вы можете получить лишних 1-2 голоса «против». Да и мнение о вас на долгие годы будет не слишком уважительным. Данные об официальных оппонентах, ведущей организации, месте проведения защиты и шифр Совета вы вносите в заранее заготовленную вторую страницу автореферата (при печатании она станет оборотной стороной обложки) и сдаете его в типографию. Постарайтесь не перепутать титулы официальных оппонентов. Возросшее число академий, членами которых они могут быть, усложнило эту задачу. К моменту, когда вы получите из типографии готовый тираж автореферата, дата и время защиты, скорее всего, будут уже назначены. Эти данные вместе с датой рассылки вы вписываете от руки в экземпляры автореферата и относите их на почту. Список рассылки получите у технического секретаря Совета. Можно попросить почтового чиновника поставить штемпель с датой на копии списка. Сложившаяся практика такова, что одновременно с рассылкой автореферата различным библиотекам страны, вы посылаете несколько экземпляров (обычно пять- семь) работающим в той же области исследователям, которых укажет вам ваш научный руководитель. В конверт вы вложите его короткую записку с просьбой прислать отзыв на автореферат. Часто соискатели не обременяют руководителя и посылают автореферат тем, с кем лично знакомы. Это считается допустимым, хотя и менее солидным способом получения отзывов. Излишне говорить о том, что прилагать к автореферату проект отзыва (так называемую «рыбу») — проявление крайне дурного тона. Соискатель до такой степени находится в плену словесных штампов собственной диссертации, что как бы ни старался, не сможет выйти за их пределы, и его авторство будет заметно в отзыве не менее отчетливо, чем уши царя Мидаса. Совет получит также три отзыва на текст диссертации (два от официальных оппонентов и один из ведущей организации). Вы выпишите замечания, содержащиеся в отзывах на текст диссертации и на автореферат, принесете их научному руководителю, быстро и точно запишете, что он скажет, перескажите его ответы своими словами, отпечатаете их, выучите наизусть и приступаете к подготовке текста доклада. Можно запастись одним-двумя-тремя «Актами о внедрении результатов диссертации в практику». Что это такое, вам объяснит научный руководитель или ученый секретарь Совета. Не увлекайтесь: обилие таких актов говорит лишь о горячем желании получить ученую степень и очень мало - о качестве самой диссертации. ЗАЩИТА КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: подготовка текста доклада Удивительно, что соискатель тратит уйму времени на разные не очень нужные дела, но так и не успевает спросить научного руководителя, как готовиться к докладу. И о чем спрашивать, когда диссертация написана, а затем сжата до размеров автореферата, то есть примерно до двадцати страниц машинописного текста? Остается немного сжать ее еще раз, доведя до восьми страниц (все помнят, что одну страницу человек внятно читает вслух ровно две минуты?) и — готово. Заучи и повтори в Совете. — Неправильно! Если вы пойдете этим путем, в докладе окажутся пропорционально представлены и «Введение», которое само по себе является конспектом всей диссертации, и «Методы», которые следует дотош-
но изложить в тексте диссертации, но если перечислять вслух, это только утомит аудиторию, и много другое, чему в докладе совсем не место. Договоримся раз и навсегда, что содержание и язык любого публичного выступления принципиально отличны от содержания и языка любого письменного сообщения! Итак, перед нами две задачи: определить содержание доклада и его язык. Решим их последовательно . Содержание доклада отличается от содержания диссертации, отчета, статьи и даже автореферата тем, что в докладе вы рассказываете главным образом о ваших достижениях. Если отбросить детали, то ваш доклад должен быть рассказом о том: • каково было состояние данной проблемы до вас; • что сделали лично вы (и в меньшей степени — как вы это сделали); • каково стало положение в данной проблеме после вашей работы. Существуют две формы доклада на защите диссертации: традиционный и основанный на «видеоряде» и, соответственно, два способа подготовки к докладу. Традиционная манера состоит в том, что соискатель сначала пишет текст доклада и затем «расставляет» по тексту относительно немногочисленные иллюстрации — таблицы и/или слайды. (Случаи с демонстрацией видеофильмов и т.п., до сих пор редкие, рассматривать здесь мы не будем.) Как правило, таблиц бывает от пяти до десяти, слайдов — столько же. Во время доклада свет будет гаснуть на непродолжительное время, что даст вам возможность заглядывать в текст или даже просто читать его вслух. Этот способ подготовки к докладу используют почти все соискатели степени кандидата наук, и вы вполне можете сделать то же самое. Единственный недостаток такой формы доклада состоит в том, что он — скучноват. Конечно, содержание — главное, и думать надо прежде всего о нем. Кроме того, необходимо учесть традиции конкретного Совета. В некоторых вывешивание плакатов («таблиц») до сих пор является незыблемым правилом. В этом случае вопрос о форме доклада решается сам собой. Если вы выбрали традиционную форму доклада, пожалуйста, во время подготовки текста помните, что его будут слушать, а не читать. Пусть получится что-то среднее между разговорной речью и языком документов. Такой текст и заучить будет легче. Если же во время защиты диссертации вы забудете несколько фраз, то легко замените их, пользуясь обычной для вас манерой выражения, и публика не заметит границы между «домашней заготовкой» и экспромтом. Форма «видеоряда» требует от докладчика некоторого опыта и смелости. В этом случае каждый сколько-нибудь существенный факт, упоминаемый в докладе (касается ли он методов исследования или его результатов), должен быть изображен графически. Схемы экспериментов, формулы веществ, фотоснимки «рабочих моментов» в лаборатории, полученные кривые, диаграммы, гипотетические модели физиологических механизмов — все должно быть представлено в наиболее наглядном виде. Многократной «перетасовкой» иллюстраций (о методике ее см. раздел, посвященный использованию иллюстраций в тексте диссертации) автор добивается максимальной простоты и убедительности будущего доклада. С рисунков, схем и т.п. изготавливаются слайды, и соискателю остается только комментировать возникающие в темном зале «картинки». Разумеется, такой доклад необходимо несколько раз репетировать с участием того, кто будет эти слайды показывать. Малейшая возможность путаницы, появления перевернутого изображения или порчи аппарата должна быть исключена. (Репетициям доклада посвящен один из последующих разделов книги.) А теперь несерьезный вопрос: что будет с соискателем, если в середине доклада отключат электричество? Вот тогда-то и понадобятся опыт и смелость. Если слайдов будет подготовлено достаточно много (примерно 25-40), вы сможете погасить свет сразу же после нескольких вводных фраз и вновь зажечь его
только в момент, когда будете благодарить аудиторию за внимание. Очевидное преимущество такой организации выступления состоит в том, то члены Совета знакомятся с вашей работой в порядке, предлагаемом вами. В освещенном зале они могут листать автореферат, разглядывать плакаты и вполголоса обмениваться мнениями. В темноте разговоры стихнут, ваша речь будет звучать отчетливее и потому убедительнее. Все мы в детстве строили фигуры из камней домино: толкаешь первый камень, и волна пробегает по замысловатой кривой, пока не упадет последний. Пользуясь неизбежно наступающей в темноте концентрацией внимания слушателей, вы как бы проводите их по замысловатому лабиринту ваших рассуждений, не давая отвлечься ни на секунду. В результате Совет должен прийти к убеждению, что «Положения», выдвинутые вами, являются не только верными, но и единственно возможными. Начало доклада («зачин») часто повторяет грехи «Введения» и «Обзора литературы» : «Выдающиеся представители физиологии — Иван Михайлович Сеченов, Клод Бер- нар, Иван Петрович Павлов, Леон Абгарович Орбели, Ганс Селье рассматривали приспособление-адаптацию как ведущую форму активности человеческого организма в естественных условиях его жизнедеятельности». Ну, хорошо, а если бы великий Клод Бернар ничего не сказал об адаптации ни прямо, ни намеком, наш соискатель не должен был бы взяться за данное исследование? Наверное, дело не в том, интересовала ли данная проблема Фалеса Милетского и Демокрита и спорили ли о ней герои платоновских диалогов! Дальше — хуже: «Заинтересованность проблемой адаптации человека к неблагоприятным условиям внешней среды, в которых, как правило, протекает профессиональная деятельность [название профессии] является традиционной для...[название ведомства, в котором служит соискатель]». Тот же вопрос: а если бы эта «заинтересованность» не была «традиционной», если бы соискатель был зачинателем нового направления? Что тогда? Отказаться от проведения исследования и взяться за что-нибудь более «традиционное»? Наверное, дело все-таки в том, что существует некое неблагополучие — практическое или теоретическое — и отрасль науки, в которой работает соискатель, созрела для устранения этого неблагополучия. В результате наши представления о каком-то важном предмете или явлении станут проще, логичнее и обоснованнее — следовательно, правильнее, а если удастся сразу же использовать эти знания в практической деятельности — тем лучше! Так начните свой доклад с яркой и даже несколько драматичной констатации этого неблагополучия, например: «Становится все более очевидным, что одним из главных препятствий на пути успешной адаптации человека к производственной деятельности в условиях Крайнего Севера является отсутствие физиологически обоснованных режимов адаптации ...» Далее вы приведете сведения из особо надежных, можно — официальных, источников, подтверждающие эту декларацию. Трех-пяти числовых значений достаточно, чтобы аудитория поверила в актуальность вашей работы, но не начала скучать. Не могу отказать себе в удовольствии процитировать «Четвертый позвонок» Марти Ларни: «Ее красивый наряд был похож на удачный тост: достаточно длинный, чтобы подчеркнуть все основное, и достаточно короткий, чтобы публика не утратила интереса». Здесь уместно очень коротко упомянуть о достижениях ваших предшественников, но делать это надо деликатно. Если соискатель без строгой необходимости начнет перечислять работы самих членов Совета, может возникнуть некоторая неловкость . «Существенный вклад в разработку проблемы ... [название] внесен такими учеными ... [название ВУЗа, в котором создан данный диссертационный Совет] как
XXX, YYY, ZZZ и многими другими». Назвать уважаемого человека в его присутствии можно только с титулом, по имени отчеству и фамилии — сколько же на это уйдет времени! Да и хорошо ли оказывать знаки особого внимания одному или двоим в присутствии многих, не менее заслуженных, работников науки? На результатах голосования это, конечно, не скажется, но тактичность ценна сама по себе... Перечислите этих уважаемых ученых в тексте диссертации и в автореферате, а доклад — это рассказ, и он должен быть динамичным и интересным. Говоря о разработке проблемы в последние годы, ни в коем случае не перечисляйте авторов публикаций. Подразумевается, что вы занимаетесь достаточно новым делом и имена авторов, работающих сегодня в Милане или Калифорнии, мало, что скажут членам Совета, а звучать они будут не менее назойливо, чем «Джонсон и Джонсон» или «Проктер энд Гэмбл». Вполне достаточно назвать страну и время, например: «Японскими исследователями в начале 90-х годов было показано, что (...).— Или: Десятью годами ранее итальянцы выделили в чистом виде (...)». Итак, вы обрисовали состояние проблемы до вас. Пора переходить к тому, что сделали лично вы. Однако прежде вы должны «огласить положения, вносимые на защиту» (о том, как их формулировать, см. в разделе, посвященном «Введению» в диссертацию). Можно предварить их одной фразой: «Наши исследования позволили нам вынести на защиту следующие положения». Лучше вывесить «Положения» в виде плаката или высветить в серии слайдов и читать непосредственно с них. Таким образом, еще до подробного изложения вашей работы вы декларируете (без деталей и доказательств) важнейшие выводы, в правильности которых вы намерены убедить Совет. К сожалению, соискатели делают это не всегда, хотя сам смысл понятия «зашита» подразумевает, что защищаемое должно постоянно находиться перед глазами тех, кто должен будет принять решение. После этой части вашего доклада у слушателей должно сформироваться четкое представление о важности проблемы, ее существе и наиболее перспективных путях ее решения. Теперь переходите к систематическому рассказу о собственной работе и сразу же говорите о результатах. Методы лишь упоминайте «по ходу дела». Исключение: метод очень нов или до вас его применяли только при решении совершенно иного класса задач. В этом случае вы можете сказать несколько фраз о существе метода. Нормальным будет примерно такой порядок изложения: у таких-то животных (объект исследования), подвергнутых воздействию того-то (стимул), мы исследовали такой-то процесс (реакция) и обнаружили, что... (результат), что означало... (суждение) и указывало на необходимость исследования того-то (продолжение работы). Вот эти «суждения» должны к концу вашего доклада сложиться в концепцию, по-новому и более правильно отражающую суть изученного вами явления . Хотим еще раз подчеркнуть, что даже если в вашей диссертации «Результаты собственных исследований» и «Обсуждение результатов» изложены раздельно, в докладе это разделение исчезает. Иначе слушающий должен будет накопить в своей памяти все сообщаемые вами результаты и только потом узнать, как вы их понимаете . Очевидно, что вы должны не докладывать «голые факты», но каждый приводимый вами результат должен быть сразу же и оценен, должен получить какой- то важный смысл, который будет подводить слушающих к одному из «Выводов» или «Положений». Опасайтесь составить доклад так, чтобы граница между «своим» и «чужим» хоть где-нибудь стала нечеткой. Диссертация — работа квалификационная, и слово «защита» не зря навевает юридические ассоциации. Разделение собственных достижений и литературных данных должно быть абсолютно ясным. Сказанное совсем не означает, что вы сначала говорите только о чужих результатах, потом —
только о собственных. Анализируя факты, вы многократно переходите от одних к другим, но обязательно делаете краткие пояснения, например: «Сравнение полученных нами данных о (...) с данными (таких-то) исследователей показывает, что ...» Содержанием завершающей части доклада станет изложение реформированной вами концепции. Хорошо, если удастся изобразить обновленную концепцию в виде схемы на плакате или слайде (серии слайдов). О том, как это сделать, речь пойдет ниже в разделе, посвященном иллюстрациям диссертационного доклада. Выводы диссертант чаще всего не включает в доклад ради экономии времени (они есть в автореферате). Описание результатов собственных исследований и их обсуждение — несомненно, основная часть доклада. Но как их излагать? Автор провел, скажем, пять серий исследований или сделал четыре последовательных наблюдения над определенной категорией больных — и теперь заявляете Совету: «На шестом этапе исследований мы обнаружили ... — Или — В четвертой серии экспериментов было показано...» — неправильно! И шестой этап, и четвертая серия существуют только в памяти автора. Для Совета это — совершенно незначительные детали, только затрудняющие понимание работы. Вот если вы скажете, что: «В течение одного года после хирургической операции (такой-то) произошло отчетливое изменение (таких-то) показателей функционального состояния больных, что указывало на преимущества применения (такого-то) способа лечения...» — это и будет рассказ о существе дела. Следовательно, деление на серии, наблюдения и т.п. является рабочим, и основывать на нем структуру доклада — нельзя. Иной и, возможно, единственно правильный путь таков: каждый раздел доклада — доказательство одного из выводов. Если количество выводов не слишком велико (см. «Текст кандидатской диссертации: разделы «Заключение» и «Выводы») , сделать это будет нетрудно. Повторим еще раз: вы приводите факты (только главные, с минимумом подробностей), обосновывающие «по кусочкам» предпринятый вами пересмотр существующей концепции. Завершая обоснование очередного вывода, можете употребить выражение: «что позволило нам сформулировать вывод о том-то». Здесь вы лишь упоминаете, о чем идет речь в выводе, но не читаете его полностью. Устное изложение нельзя перегружать числами, аббревиатурами и т.п. трудным для восприятия материалом. Пример: «Эффективность прогностического алгоритма МГУА по критерию абсолютной точности (Тм) оказалась выше таковой при использовании уравнений МЛР на 8.4-11.83%.» Ну почему автору не сказать просто, что примененный им метод повысил точность прогноза примерно на 10%? Ведь не родился человек, который воспримет на слух эти восемьдесят три сотых процента. О том, что ошибка метода всегда больше долей процента, скажет вам любой опытный специалист. Большинство соискателей ради сокращения объема доклада не включают в него «Выводы» из диссертации и ограничиваются фразой: «Выводы разрешите не зачитывать, так как они содержатся в автореферате». Обычно это не вызывает возражений. Выводы — слишком важная часть работы, чтобы оценивать их на слух. Кроме того, в начале доклада соискатель уже сообщил аудитории «положения, выносимые на защиту», которые, отражая главное содержание «Выводов», отличаются от них большей краткостью и потому могут быть восприняты в устной форме. ЗАЩИТА КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: подготовка плакатов и слайдов Слайды как высшее и последнее (на сегодняшний день) средство воздействия на научную аудиторию заслуживают особого внимания соискателя. Доклад без «видеоряда» невероятно скучен. Опыт телевидения свидетельствует, что «говорящая го-
лова» способна удерживать внимание публики не более 30 с. Таким образом, слайды просто необходимы. Идти же «дальше слайдов», демонстрируя видеофильмы с компьютерной графикой пока не стоит: у членов Совета может появиться подсознательное ощущение, что их мнением пытаются манипулировать. К тому же, если коллектив, в котором выполнена работа, тратит деньги на сверхсовременные компьютеры и «мягкий товар», то остаются ли у него средства на исследовательскую (измерительную) аппаратуру? А если лаборатория так богата, что может позволить себе и то и другое, то посещает ли ее та, которая «любит ютиться на чердаках и в подвалах», то есть Наука? Кроме того, все знают, что фильм снимает команда, а диссертация — дело индивидуальное. Во время доклада кто- нибудь обязательно скажет: «Сделали и выпустили мальчика показать ...». Ни к чему вам это. В общем, не надо пока компьютерной графики. Не надо приходить во фраке на субботник. Теперь — несколько правил относительно слайдов. Первое: слайды существуют главным образом для демонстрации рисунков, аппаратуры и «рабочих моментов», таблицы на экране допустимы, только если они предельно просты (например, табл. 9) . И не более! Тяжкий грех показывать аудитории большие таблицы, заполненные сотнями бисерных цифр. Попробуйте за 10 с оценить данные, приведенные в табл. 10. Вы успели прочесть только ее название? А теперь представьте себе, что эту таблицу пересняли на слайд, и показывают вам в полутемном зале в течение тех же 10 с. . . На такую скорость восприятия способен был разве что штандартенфюрер Штирлиц. Второе: все иллюстрации должны быть простыми, но рисунки, с которых будут сделаны слайды, должны быть предельно простыми и убедительными (например, рис 22-26). Дисней говорил, что смысл его фильмов может понять даже человек, пробежавший сквозь зрительный зал. Наша эпоха потребовала большего. На пороге научных учреждений уже стоит поколение, воспитанное на видеоклипах. Как вы думаете, какова экспозиция одного кадра в клипе? — Как правило, менее 1 с, очень редко 2 с и почти никогда 3 с! Повторим еще раз: рисунки должны быть очень простыми. Если рисунок можно разделить на два или несколько более простых, это следует сделать. ПРАВИЛЬНО: Таблица 9 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛЬНЫХ ПО СТАДИЯМ ЗАБОЛЕВАНИЯ Стадия Число больных Абсолютное В процентах I 3 0,7 II 273 72,5 III 101 26,8 Всего 377 100,0
НЕПРАВИЛЬНО: Таблица 10. Динамика показателей кровообращения и дыхания при мышечной нагрузке аэробо-анаэробной мощности. Показатели Исходное состохние Наг рузка Воссшовитшшбперио! перш минута вторах минута первая минута трети минута мая минута седьмая минута САД 101,511,9 127,011,6 154,812,2 164,114,1 134,812,9 115,211,9 106,311,7 ДАД Щ 71,611,* 72,911,8 32,913,1 54,112,9 64,311,9 67,111,4 сдд 60,711,3 95,ЗЮ,9 107,911,3 88,611,9 88,711,7 85,911,3 84,011,1 ЧСС 81,911,9 I24,8ll,3 14,011,6 124,812,2 87,912,8 88,212,3 89,312,2 УПС 77,313,2 66,113,1 62,213,5 60,913,7 84,014,4 86,413,2 85,613,6 УИ 40Д7 36,811,8 40,312,3 38,612,4 39,112,0 35,411,5 34,711,4 СИ Щ 4,Ц2 5,<Я0,3 4,810,3 4,310,9 3,110,1 W чд ЩЬ 25,610,9 32,311,2 20.9Ю.6 20.0Ю.6 18,510,5 18.3Ю.7 гд 0,310,02 0,7410,03 ЦЗЮ.04 1.49Ю.05 0.7Щ 0,4810,02 0,42Ю,01 мод 6ДЗ 18,5Ю,6 35Д9 Щ 14,0Ю,7 8,8Ю,3 7,6Ю,3 2Д1 13.1Ю.З 22Д6, 15Д8 Щ 3,6010,08 3,3010,08 весь 2.9Ю.1 13.4Ю.4 25.6Ю.6 20,910,9 7Д4 Щ\ 3.50Ю.09 да 0,99Ю,01 1,0210,02 1,15Ю,01 1,3410,03 1,34Ю,02 1,16Ю,02 1.04Ю.01 кп 2,6±0,1 7,4Ю,2 11ДЗ 8,8Ю,4 4,510,4 2,90i0,09 2,70Ю,09 кди Щ 2,910,3 № 2,5±0,3 гт 1,710,1 щ пнд 332,4*2,4 74,519,5 173,4147; 50Д7 41,713,3 31,112,1 ЗЗДЗ кш 79т0±0,6 75,0Ю,1 71,010,2 79,010,1 80.0Ю.1 79,0Ю,1 79.0Ю.1 ин 157±19 275133 6391104 237122 247141 261135 265136 ПРАВИЛЬНО: Y t Рис.22. Очевидно, что фактор А не вызывает статистически значимого изменения параметра Y (по крайней мере — в течение заданного времени t).
ПРАВИЛЬНО: t Рис.23. Фактор А вызывает увеличение параметра Y ПРАВИЛЬНО; А В С D Е Рис.24. Только в случае Е параметр принимает значения, от прочих (А, В, С и D). отличные ПРАВИЛЬНО: Рис.25. Совокупность делится на четыре примерно равных доли
ПРАВИЛЬНО: Рис.26. Доля неисследованных нами факторов (В) весьма невелика Совершенно недопустимо демонстрировать сложные рисунки, например, такие, которые один из моих друзей удачно назвал «Манхеттэн» (рис. 27). НЕПРАВИЛЬНО: ABCDEFGHIJKLMNOPQRS Рис.27. Слишком много столбиков даже для того, чтобы просто понять, о чем здесь идет речь. Подробный анализ (сравнение столбиков) требует совсем уж неоправданных усилий. Посмотрите на этот рисунок, быстро считая до двадцати, переверните страницу и скажите, что вы поняли. Публика поймет столько же. Зачем тратить время и деньги на такие «иллюстрации»? Слишком много информации, слишком мелко. Вы не станете тратить минуты на объяснение всех деталей, а за немногие секунды, которые будет длиться экспозиция, публика вряд ли успеет разобраться в содержании. Очевидно, что этот сложный рисунок должен быть разделен по крайней мере на четыре простых, из которых заслуживают демонстрации, может быть, один или два. К тому же не обязательно включать в каждую диаграмму по шести столбиков,
лучше оставить три-четыре наиболее информативных. Третье: представления о допустимом и желательном количестве слайдов в докладе меняются с каждым годом. Еще несколько лет назад в двадцатиминутном докладе считалось приличным показать 8-10 слайдов. Сейчас такое использование диапроектора напоминает применение артиллерии в эпоху до Наполеона (по пушке на батальон). Мой личный опыт показывает, что демонстрация 70-ти хорошо отработанных слайдов за 30 мин не вызывает неудовольствия слушателей. Аудитория готова, дело за вами. Готовьте к защите (16-18 мин) примерно 35 слайдов. Е ели они будут сделаны правильно, ощущения спешки не возникнет. Четвертое: если экран достаточно широк, можно поставить два проектора и некоторые слайды показывать парами. Особенно желателен такой способ демонстрации, когда вы предлагаете аудитории сравнить два изображения, например, две микрофотографии тканей. Для показа парами заполняете слайдами две кассеты так, чтобы в обеих два слайда, составляющие пару, попали в ячейки с одинаковыми номерами. Там, где предполагается показывать только один слайд, парой ему должна быть «заглушка» — рамка, заполненная плотной черной бумагой. Ваш ассистент будет синхронно передвигать кассеты в обоих проекторах. Пятое: конечно, лучше использовать проекторы с дистанционным управлением. Однако и в этом случае в течение всего времени доклада рядом с проектором должен сидеть ассистент, готовый взять управление на себя, ведь «техника» может подвести. Шестое: если проектор не имеет дистанционного управления, можно, конечно, говорить ассистенту: «Следующий слайд, пожалуйста». Пять-десять раз это прозвучит нормально, но если повторить это сорок раз, слово «слайд» вызовет ту же реакцию, что и реклама Snickers'а по телевидению — желание никогда не видеть шоколада. Договоритесь об условном сигнале с ассистентом. Если он будет сидеть недалеко от вас, достаточно будет кивнуть, если далеко — поднять руку. «Высший шик» состоит в том, чтобы не подавать никаких знаков: ассистент настолько хорошо знает ваш доклад, что регулируют демонстрацию слайдов сам. Разумеется, для этого нужны многократные репетиции. Седьмое: до сих пор встречаются попытки, хотя и все более редкие, делать слайды с машинописного текста. При крупном увеличении такие надписи выглядят небрежно сделанными и даже грязными. Не надо использовать пишущую машинку даже для того, чтобы допечатать несколько цифр рядом с осями координат на рисунках. Игольчатые принтеры немногим лучше, а лазерные, наоборот, дают прекрасные результаты. Восьмое: надписи на английском языке неуместны на защите диссертации. У членов Совета может возникнуть чувство, что соискатель не уважает традиций. Так что «английские» слайды оставьте для научных конференций. Девятое: если у вас есть интересные на ваш взгляд слайды, которые не вошли в доклад, можете взять их с собой. Показать их во время ответов на вопросы почти никогда не удается, но такой «НЗ» придаст вам уверенности. Есть, конечно, способ продемонстрировать один-два дополнительных слайда, но для этого вы должны заготовить плакатик размером в стандартный (А4) лист бумаги, где будут нарисованы (в упрощенном виде) и пронумерованы все слайды дополнительной серии. Плакатик лежит перед вами на трибуне, и, выслушав вопрос, вы говорите ассистенту: «Пожалуйста, слайды с 7-го по 9-й». — Впечатление прекрасное, но, к сожалению, это редко удается на защите. Иное дело — доклад на конференции или лекция... Так что пока — без особых надежд на дополнительную серию слайдов. Если соискатель желает довести до сведения аудитории какую-либо сложную схему (например, схему патогенеза заболевания), он делает эскиз, заказывает по нему большой-большой плакат, вывешивает его подальше от трибуны и в нужный момент говорит: «Предлагаемая нами схема патогенеза заболевания представлена
на таблице семь». И все. Можете попытаться разобраться в ней, но когда? Доклад, отзывы на работу, вопросы и ответы сменяют друг друга — специального времени для изучения плакатов процедура защиты не предусматривает. Хорошо, если соискатель не очень хочет привлекать внимание к этой схеме, но если, наоборот , в ней — суть его работы? Для этого случая предлагаю способ подготовки слайдов, назовем его «методика светлого пятна» (рис. 28). Суть способа состоит в том, что художник по вашим эскизам в едином масштабе изображает: (а) всю схему — на бумаге тушью и (б) каждый из ее элементов — на отдельных листах кальки. Затем фотограф накладывает на схему лист пергамента, поверх него — кальку с одним из элементов схемы и производит съемку. Получается слайд, на котором проглядывают общие контуры схемы и совершенно отчетливо виден нужный вам в данный момент для рассказа элемент. Это надежный способ удерживать внимание аудитории: оно непроизвольно концентрируется именно на том, о чем вы в данный момент говорите. «Светлое пятно» проходит поочередно по всем элементам схемы, позволяя публике проанализировать их в нужной последовательности. 1 Рис.28. Методика «блуждающего светлого пятна»: Все слайды серии содержат контур одного и того же рисунка, но в каждом слайде жирной линией выделены только те элементы, о которых вы говорите в данный момент. Методика позволяет аудитории вникнуть в детали, не теряя из виду общей картины. Вступительные и заключительные фразы вы проговариваете. Количество слайдов в серии определяется сложностью схемы. Необходимо раздробить ее так, чтобы каждый отдельный элемент был на фоне полного рисунка (1 и 5-й фрагменты) прост и легко поддавался объяснению. Серию слайдов с перемещающимся светлым пятном должен предварять слайд, на котором вся схема представлена полностью (обычная съемка без пергамента и кальки). Дубликат такого слайда можно показать еще раз — в самом конце серии (именно дубликат — не надо надеяться на то, что ваш ассистент в нужный момент сможет повторно показать первый слайд серии: вероятность недоразумений при этом слишком велика). Указка при демонстрации таких серий слайдов не нужна. Иногда ради экономии денег соискатель сам изготавливает плакаты и слайды или обращается за помощью к своим друзьям — непрофессиональным художникам и фотографам. Лучше этого не делать. Иллюстрации создаются специально для того, чтобы привлекать к себе внимание. Низкое их качество всегда заметно и оно очень плохо компенсируется другими компонентами диссертации. Плакаты (обычно называемые «таблицами») обходятся намного дороже слайдов,
поэтому можно сэкономить, заменив одни другими. Разумеется, для перенесения с плаката на слайд рисунок или таблица должны быть значительно упрощены. Еще один довод в пользу такой замены: плакаты будут украшать стены вашей лаборатории в течение нескольких лет после защиты, потом вы выбросите их; слайды могут быть использованы на конференциях, лекциях и т.п. Тем не менее, по крайней мере, один плакат совершенно необходим. Это таблица «Объем и методы исследования» или «Общая характеристика исследования» (подробнее о ней см. в разделе, посвященном методам исследования). Дело соискателя ограничиться этим или заказать еще несколько плакатов. Определяющим здесь будет ответ на вопрос: нужно ли членам Совета во время вашего доклада и последующей дискуссии периодически обращаться к этому плакату. Если нет — обойдитесь без него. В любом случае количество плакатов не должно превышать семи-восьми. В противном случае вам придется вывешивать некоторые из них на боковых стенах аудитории и треть присутствующих просто не сможет их рассмотреть . Эту рекомендацию не надо понимать буквально: в некоторых немедицинских диссертационных советах (например, по наукам о море) хорошим тоном считается представить на защите кандидатской 10 плакатов, на защите докторской - 15 (В.И.Бегун). Очевидно, что слайды в таком случае не нужны. Шрифт должен быть крупным, формулировки — лаконичными, аббревиатуры — понятными . Пример неправильного названия рисунка на слайде: «Динамика изменений МДА, ДК, АОА и каталазы при ТСТ.» Анализ подобных названий дан в разделе «Текст кандидатской диссертации: иллюстрации» . Используйте яркие цвета, но не более трех — иначе появится ощущение, которое художники называют «грязь». Разумеется, плакаты, как и слайды нельзя перегружать содержанием. Нужно быть талантливым оформителем, чтобы сделать понятным плакат, содержащий серию диаграмм из десятков столбиков (встречаются плакаты, в которых количество столбиков почти доходит до ста!). Прежде, чем заказывать собственные плакаты, одолжите несколько чужих, развесьте их в зале Совета, определите ряд, дальше которого члены Совета обычно не садятся, сядьте и попытайтесь прочесть содержание плакатов. Так вы узнаете, какой величины должны быть и сами плакаты, и надписи на них. ЗАЩИТА КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: репетиции доклада и организационные хлопоты До защиты остается несколько дней. Все ваши мысли заняты предстоящим докладом, и тут вам звонит технический секретарь Совета и отработанной наивностью спрашивает: «Вы уже обзвонили членов Совета? Как у вас с кворумом?» Получаете список телефонов и, не надеясь на свою память, составляете таблицу: • Ф.И.О.; • когда состоялся разговор; • говорили с самим, с его сотрудником или с членом семьи; • что вам ответили; • надо ли звонить снова. Только такой порядок гарантирует вам относительное спокойствие. Иначе перед самым началом заседания по залу Совета прокатятся и отзовутся колокольным звоном в вашей душе два тихо сказанных слова: «Кворума нет!» Бывает, что на ваш вопрос, придет ли уважаемый профессор на заседание, он отвечает: «Будет плохая погода — приду, будет хорошая — поеду на дачу». Благодарите, и тотчас извещайте своего научного руководителя. У него всегда есть
средства убедить профессора отложить дачные дела. Очень опасно «делить» членов Совета с коллегой-диссертантом, запрещающимся в тот же день. После нескольких неудачных попыток дозвониться один соискатель говорит другому: «Давай поменяемся. Возьми себе X, а я возьму на себя Y и Z». В результате оба соискателя перед началом заседания стоят перед ученым секретарем и клянутся здоровьем близких: «Этот — не мой. Мои все Здесь». Не Зря Наполеон говорил, что лучше один плохой генерал, чем два хороших. Доклад должен быть отрепетирован. Удачных экспромтов не бывает. Откройте биографию Уинстона Черчилля. Он заучивал не только свои речи, но и ответы на предполагаемые вопросы оппонентов. Несколько советов по поводу репетиций: • желательно, чтобы их было не меньше пяти-шести. Во время первой вы будете останавливаться почти после каждой фразы, чувствуя, что она звучит «не так». Начиная с четвертого-пятого раза, вам удастся проговорить весь доклад, ни разу не перебив самого себя; • последние две репетиции проводите именно в том зале, где будете защищать диссертацию. Акустика, наличие или отсутствие микрофона, величина экрана, длина указки, система управления диапроектором — каждая мелочь имеет значение. (Не могу не вспомнить громадный плакат на стене общежития во времена моей гарнизонной молодости: «В авиации нет мелочей. В авиации все является важным!». Сходство в том, что падать нельзя ни здесь, ни там.) ; • последние две репетиции проводите, развесив плакаты. Вы обязательно обнаружите, что они расположены на стене неудачно: те, к которым вы обращаетесь чаще, должны быть ближе к вам. Другой возможный сюрприз: вы не можете дотянуться указкой до нужного места в некоторых плакатах; • во время последних репетиций хронометрируйте доклад. Его продолжительность должна равняться 16-17 мин, остальные три-четыре минуты — ваш резерв. Для приблизительных подсчетов подходит правило: 1 лист стандартной машинописи = 2 мин. В любом случае упаси вас Бог выйти за отведенные вам 20 мин! На членов Совета это производит плохое впечатление, а председатель просто может на 20-й минуте встать, показывая вам: «пора!» Тогда вам понадобятся крепкие нервы; • если природа наградила вас средней силы или громким голосом, попробуйте говорить без микрофона (отверните его). Тогда вы будете гарантированы от крайне неприятных перепадов громкости: для того, чтобы все время держаться на одинаковом расстоянии от микрофона, нужен опыт. Если вы повернетесь к плакату или экрану, задача станет еще более сложной. А если нужно сойти с трибуны, чтобы показать что-нибудь короткой указкой? Хорошо, если микрофон можно взять с собой, но и в этом случае (без предварительной тренировки), снимая его с держателя, вы будете нервно дергать шнур, и в зале раздастся легкий грохот. Это добавит нагрузку на вашу измученную психику. А если микрофон не снимается? Аудитория услышит только беспомощное «а-аа-аааа». Большинство начинающих ораторов не знает, что если во время выступления без микрофона вы вынуждены повернуться к публике боком или (лучше этого не делать) спиной, надо усилить громкость голоса в полтора раза; • выберите какого-нибудь обладателя правильной русской речи, и пусть он послушает репетируемый доклад. Англичане утверждают, что взрослого человека нельзя научить только двум вещам: правильно говорить и правильно есть. Репетируя, вы, конечно, не сможете полностью изменить свою манеру выражаться, но записать (крупно, печатными буквами) несколько слов и выражений, привычных для вас и совершенно недопустимых при публичном выступлении, вы обязаны. Плакатик держите перед собой на трибуне и на ре-
петициях, и во время защиты; • в любом случае не репетируйте в пустом зале — бесполезно. Эффект присутствия совершенно необходим. Приглашать крупных специалистов не обязательно, достаточно двоих-троих студентов из научного кружка. Одного из них посадите в последний ряд из тех, что обычно занимают члены Совета. Если вас будет слышно в последнем ряду, услышат и в первом; • говорят, что легче выступать, обращаясь к одному из сидящих в зале. Выберите того, кто хотя бы время от времени слегка кивает или как-нибудь иначе выражает свое сдержанное одобрение; • иногда соискатель одалживает где-то лазерную указку. Распространенные ошибки: (а) без тренировки дрожит рука и «зайчик» скачет по экрану; (б) соискатель, предупрежденный хозяином указки о необходимости беречь батарейки, использует указку, как снайпер — ружье, и короткие вспышки не способствуют концентрации внимания аудитории; • желательно, чтобы на репетициях присутствовали два ваших товарища, готовых прийти и на защиту диссертации, чтобы помочь вам в самых неожиданных делах. Например, за десять минут до начала заседания отсутствуют несколько членов Совета и один из официальных оппонентов. Возникает угроза отсутствия кворума и переноса защиты. К счастью, почти всегда в последний момент все как-то улаживается, недостающие участники приходят, но в эти неприятные десять минут приходится несколько раз звонить отсутствующим. Кто будет это делать? Ученый секретарь смотрит на вас, вы бросаетесь к телефону. Занято, занято, снова занято, и в душе вашей поднимается темная волна паники. Тут выясняется, что шнур диапроектора не достает до розетки, лазерная указка не работает, а в зале не хватает стульев — трудно перечислить все возможные сюрпризы. Так что лучше будет, если организационные хлопоты возьмут на себя ваши оруженосцы, причем действовать они должны сами, без вашей подсказки. Для этого они сообщают ученому и техническому секретарям Совета о желании помочь и постоянно держатся у них на виду. А вы будете стоять у входа в зал и кланяться. Стоять и кланяться — это все, на что вы в это время способны. Лучше не приглашать на защиту весь коллектив родной лаборатории или кафедры. Понятно и так, что «это — наш общий праздник». Все-таки превращать серьезное дело в шоу нехорошо, это отдает дурным тоном. Когда члены Совета со всех сторон окружены благоухающими дамами в парадных платьях и молодыми людьми в модных костюмах, да к тому же те и другие держат в руках охапки цветов, может возникнуть ощущение, что все уже заранее решено, что Совет — собрание декоративное и гости лучше знают, что такое хорошая научная работа. Отрицательные решения Совет принимает очень редко, но все же к его праву решать надо относиться с уважением, и не только внешним, но и по существу. Пригласите человек 10 (с учетом того, что придут 5-6) — этого достаточно. При том выбирайте не тех, кто вам особенно много помогал (с ними можно встретиться дома, за столом), а тех, чье мнение о вашей работе вам будет полезным услышать. В общем, думайте о будущем. К моменту защиты имейте в кармане две надежных авторучки (две потому, что одна все равно откажет). На обороте текста доклада вы будете судорожно записывать вопросы, задаваемые членами Совета. ЗАЩИТА КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ: чтение доклада и ответы на вопросы «Слово предоставляется соискателю для сообщения основных положений диссертации». — Наступает «момент истины» и тут-то вы узнаете, что почти двадцать
минут рассказывать что-то профессионально бесстрастным членам Совета намного труднее, чем это выглядело из зала, когда вы приходили посмотреть, как это делают другие. Глубоко вздохнув, вы четко и ясно выговариваете две первых фразы своего доклада, фразы, которые уже преследуют вас по ночам. «Глубокоуважаемый председатель диссертационного совета! Глубокоуважаемые члены диссертационного совета, коллеги!» — Ну что ж, начало неплохое. Именно «глубоко», поскольку в повседневной речи не употребляется, потренируйтесь заранее и выговаривайте не торопясь. Иначе получится «каша во рту». Пожалуй, лучше такая формула: «Глубокоуважаемый председатель! Глубокоуважаемые члены совета и гости!» Ведь все знают, что это за Совет, а гости не должны остаться без приветствия. Все присутствующие, кроме членов Совета, считаются приглашенными на публичную защиту вашей диссертации и, следовательно, они — гости Совета. После этого вы либо читаете доклад, либо рассказываете по памяти, а чаще чередуете одно с другим. При плотном «видеоряде», как уже было сказано, повествование становится делом нетрудным. То, что в темноте вы смотрите на экран, а не на лица членов Совета, успокаивает вас. В конце доклада — короткое «Спасибо» . Потом председатель скажет: «Кому угодно задать вопрос соискателю?», — и вам станет легче. Спрашивающий, слушая ваш ответ, скорее всего, будет вежливо кивать , как будто он как раз и хотел услышать именно то, что вы говорите. Не обольщайтесь, это простая вежливость. Члены Совета с особым вниманием слушают ответы именно на устные вопросы. Здесь не отделаться пересказом мыслей научного руководителя. Времени на подготовку — ноль, ответы — поток экспромтов. Старайтесь! Вряд ли качество ваших ответов существенно отразится на результатах голосования, они редко бывают отрицательными, но в ближайшие годы вы будете не раз обращаться то к одному, то к другому члену Совета по различным научным и служебным делам. Вот их-то успешность и будет во многом определяться впечатлением от вашей защиты вообще и, особенно — от того, как вы отвечали на вопросы. В спорах, как известно, иногда рождается истина, но обычно соискатели предпочитают отвечать по формуле «не спорь, но разъясняй». Не дайте втянуть себя в дискуссию о терминах. «Вот вы говорили здесь о XXX (термин). Что вы под этим понимаете?» - Дайте самый короткий из всех возможных ответов и, главное, покажите, что вы готовы понимать под XXX то же, что и спрашивающий. - «Да, наверное, так было бы лучше. Надо это обдумать». - Задавший вопрос удовлетворен. Просьбы разъяснить значение термина часто имеют лишь ритуальное значение. К счастью, значительная часть вопросов повторяется от защите к защите, и вы можете к ним заранее подготовиться. Приведем некоторые из наиболее распространенных вопросов (В.И. Бегун): • Что в данном исследовании выполнено лично вами? • Кто помогал вам выполнить (то-то) и почему вы не упомянули об этом (в тексте диссертации, в автореферате, в докладе)? • Где опубликованы основные результаты вашего исследования? • В чем новизна вашей работы? • По каким критериям вы оценивали ...? • Какие математические методы обработки данных позволили вам получить...? • В чем практическая значимость полученных" вами результатов? • Где внедрены результаты вашей диссертации? • Можно ли сформулированные вами рекомендации распространить на смежные области знания? Даже, если ваши ответы будут удачными по своему содержанию, стоит помнить и
о языке; которым вы изъясняетесь. Прислушайтесь к тому, что вы говорите! Эпоха, в которую наука была уделом немногих избранных, ушла безвозвратно. «Разбился тот кувшин и опустел тот источник» . Остался в прошлом ясный и выразительный язык научных диспутов и сочинений. Если хотите его услышать, торопитесь: последним живым носителям его — скоро восемьдесят, но, слава Богу, в нашем прекрасном городе они еще есть или, по крайней мере, были. Разве могло быть иначе, если в течение жизни трех поколений число исследователей увеличилось в тысячи раз? Каждая новая волна приносила в науку свою манеру выражения мыслей. Результат явно нуждается в исправлении. Язык диссертаций и докладов тяжеловесен и труден для понимания, но что происходит с «великим и могучим», когда соискатель отвечает на вопросы! Вот теперь-то мы слышим его собственную, неотредактированную речь. Перечислим без комментариев наиболее неприятные из употребляемых слов и выражений (перечень, конечно, не может быть полным): • мне думается, что... (допустимо в выражении «здесь лучше думается»); • мы сталкивались с этим... (столкновение подразумевает конфликт, наверное, лучше «встречались»); • это хорошо стыкуется с нашими результатами (космический термин); • выше мы говорили ... и как будет показано ниже... («выше» и «ниже» — понятия, применимые к печатному тексту, но не к звучащей речи); • это — однозначно (выражение из телевизионного лексикона — что оно добавляет к старым добрым «точно» и «определенно так»?); • особенности динамики показателей доли больных (желательно не злоупотреблять родительным падежом и не ставить рядом более двух существительных); • динамика изменений показателей, характеризующих центральную гемодинамику. . . (почему не сказать: «показатели центральной гемодинамики»?) и т.д. и т.п. В нашем профессиональном языке есть примерно два-три десятка слов, которые почти все мы произносим с ошибкой в ударении. Первыми на ум приходят: экс- пЕрт, фенОмен, маркёр, пЕтля, диоптрИя и асимметрия. Пожалуйста, Заранее Загляните в словарь, например, в «Трудности словоупотребления и варианты норм русского литературного языка» Л.: Наука, 1974 (возможно, есть и более современные издания). Названный словарь хорош тем, что кроме канонического произношения и дает и более привычные для нас формы с пометкой «допустимо». Ответы на вопросы членов Совета могут быть убедительнее, если соблюдать некоторые простые правила: • так ли обязательно, начиная ответ на каждый вопрос, всякий раз благодарить задавшего его члена Совета? Стенограмма заседания от этого станет толще, и вам придется дольше ждать ее расшифровки. Достаточно сказать: «Глубокоуважаемый Иван Петрович...» (если сумеете сообразить, кто это, или услышите подсказку секретаря); • отвечайте именно на поставленный вопрос, а не на тот, о котором вы думали , что его сейчас зададут; • отвечайте коротко, не повторяйте фрагменты доклада; • во время ответа можно и желательно показать на плакатах одну-две детали, имеющих отношение к делу. Повторить показ слайда можно только в том случае, если вы уверены, что ваш помощник мгновенно найдет его; • почти безотказно действует ответ: «Это — очень интересный аспект проблемы, но он не входил в задачи нашего исследования. В дальнейшей нашей работе мы обязательно его учтем. Спасибо»; • возможен также ответ: «Собственных данных у нас по этому поводу нет, но
анализ литературы показывает, что (...). Думаю, что при проверке этих данных в (таких-то) условиях мы получим (то-то)». Сразу виден специалист ! ; • во время ответа не смотрите на своего научного руководителя. Если он умудрен опытом, его лицо будет бесстрастным — это вас не ободрит, если вы — один из первых его диссертантов, он будет все время порываться поправить вас и как бы ответить вместо вас. Не надо вам лишних волнений. После того, как вы ответите на последний вопрос, ученый секретарь огласит отзыв ведущей организации на диссертацию и обзор отзывов на автореферат. Председатель предложит вам ответить на замечания, содержащиеся в отзывах. Вы снова подниметесь на трибуну и, стараясь не заглядывать в шпаргалку, повторите ответы, продиктованные вам вашим научным руководителем. Старайтесь, чтобы они звучали как ваши собственные. Нужную интонацию подобрать нетрудно, и это укрепит мнение присутствующих о вас, как о человеке взрослом и самостоятельном . Наступает очередь официальных оппонентов. Как правило, первый из них читает отзыв полностью, второй — сокращает свой, чтобы избежать повторений. Ответы у вас готовы, остается их прочитать (опять же не по шпаргалке!). Объявляется дискуссия. Выступают члены Совета, За ними — гости. По традиции соискатель не отвечает (хотя право на это, конечно, имеет) на замечания, которые, возможно, прозвучат в выступлениях. Так что во время дискуссии можно расслабиться. По окончании ее вам предоставят заключительное слово. Совет один: держитесь с достоинством. Не надо выражать свой восторг по поводу того, какие замечательные люди собрались в этот день в зале Совета. А вот своих учителей и помощников поблагодарить полагается. Уместно будет и краткое, в одной фразе, выражение благодарности официальным оппонентам и членам Совета за внимание к вашей работе и, как только что было сказано, обещание учесть все замечания и пожелания в своей дальнейшей деятельности. И все. Кланяйтесь и садитесь. Наступает момент голосования, и вы с удивлением обнаруживаете, что внутреннее напряжение сменилось глубоким спокойствием: вы сделали все или почти все, что могли. Остальное — судьба. Если же вы уверены, что защита прошла очень плохо, то до момента голосования вы имеете право снять диссертацию с защиты. В этом случае вы сохраните за собой право подать ее в любой другой Совет и в любое время. Если же голосование произойдет и даст отрицательный результат, вы будете обязаны переработать диссертацию и защищать ее не ранее, чем через год после такой «конфузии». Не спешите воспользоваться этим советом: снятие диссертации соискателем — случай более редкий, чем белое полотенце на середине ринга. После перерыва счетная комиссия объявляет результаты голосования, и Совет утверждает соответствующий протокол. Председатель поздравляет вас. Ваши друзья в задних рядах аплодируют, кто-то вас целует, кто-то вкладывает вам в руки цветы. Совет принимает текст заключения по вашей диссертации. Теперь слово За ВАКом. ПОСЛЕ ЗАЩИТЫ: выбор дальнейшего пути Кандидатский диплом теперь не приходится ждать долго. Через три-четыре месяца вы вновь соберете друзей, чтобы они посмотрели на розовый бланк с водяными знаками, на котором почерком, забытым со времен Николая I, будет выведено ваше имя. После того, как пары шампанского окончательно выветрятся из вашей счастливой головы, пожалуйста, скажите себе: «Ученую степень человек всегда получает
незаслуженно и в течение трех-пяти лет должен упорно трудиться, чтобы действительно достичь мастерства. Повторяйте эту фразу про себя всякий раз, когда вам захочется сказать кому-нибудь: «Я — кандидат наук». Этот раздел посвящен периоду в жизни исследователя, когда он закончил основные дела, связанные с защитой кандидатской диссертации, но еще не приступил к активной работе над докторской и находится так сказать «на распутье». Душевный подъем, связанный с защитой, поддерживал его в сценичном состоянии еще несколько месяцев, и, если не помешали какие-либо чрезвычайные обстоятельства, наш исследователь отправил в печать все, что считал ценным в диссертации, но не успел опубликовать до защиты. Он привел хотя бы в некоторый порядок свои дела, служебные и личные, и ... решил продолжить активную научную деятельность. Следовательно, нужна проблема, достойная исследования. Тему докторской диссертации может предложить вам руководитель научного коллектива . В этом случае вы либо принимаете его предложение, либо — нет, и мои советы вам не нужны. Если же вы работаете самостоятельно, продолжим нашу беседу. Пусть читатели простят мне этот вынужденный каламбур, но поиск проблемы сам по себе проблема и, возможно, самая важная и трудная в научной деятельности. В поиске применяется несколько «стратегий». Рассмотрим их последовательно . «Стратегия королевской охоты» применяется только теми, кто может распоряжаться значительными силами и средствами. Королевская охота, знакомая нам с детства благодаря Александру Дюма, организуется так. Лес, в котором видели оленя, оцепляют, и по звуку рога загонщики гонят зверя туда, где с аркебузой стоит Его Величество. — Закупается прекрасный анализатор и дорогие наборы реактивов , у сотен больных берут пробы биологических жидкостей и определяют в них десятки параметров в надежде на то, что что-нибудь да выявится. Существенное отличие такого похода от настоящей охоты в том, что охотники сначала убеждаются, что олень в лесу есть... По результатам такой работы можно и нужно издать монографию. Может быть, она сгодится в качестве справочника для извлечения конкретных цифр, но и они потребуют проверки. Если исследователь не обдумывал каждую полученную величину, ошибка, всегда возможная при постановке методики, не будет вовремя исправлена и повторится многократно. «Стратегию активного поиска» применяют те, кто по своему положению в обществе охотников не может рассчитывать на место у опушки леса, куда егеря, возможно , загонят оленя. В патронташе пять патронов, куртка «на рыбьем меху», в животе пусто, помощников — два преданных ученика (последних не ушедших в браконьеры) . Выходит, надо очень стараться: идти не туда, где тропинка шире, прислушиваться, приглядываться, редко делать привалы и не стрелять попусту. Рано или поздно вы увидите след оленя, и тогда ничто не остановит вас — ни голод, ни усталость. Конкурентов-охотников вы можете не опасаться: они далеко позади, решают, кому сидеть ближе к костру. Правда, раз или два в вас, возможно , выстрелят, но с большого расстояния и потому неточно. Тратить патроны на ответные выстрелы глупо: олень ждать не будет. Вы встретитесь с ними потом, когда они придут на запах оленины и вежливо попросят (и получат) кусочек. Туша большая — хватит всем. Один-два, максимум — три года после зашиты кандидатской диссертации вы занимаетесь тем, что вам интересно — то одной проблемой, то другой, постепенно уходя все дальше от прежней, «кандидатской», тематики. И вот, в один прекрасный день вы замечаете нечто, чего вы не можете объяснить, а остальные, кажется , и не пытались. Вы повторяете опыт снова и снова, меняете его условия так и эдак, пытаясь доказать себе, что перед вами — артефакт, но результат воспроизводится раз за разом. Вы идете в библиотеку и убеждаетесь в том, что во всем большом мире никто этого или не заметил, или не смог объяснить. Это и есть след оленя. Затягивайте потуже пояс и — вперед!
Через пять-шесть лет после первого вашего удивленного взгляда на ленту регистратора или экран осциллографа вы будете знать ответ на вопрос «почему так?». За эти годы, стремясь по-настоящему разобраться в проблеме, вы успеете опубликовать один или два больших обзора литературы. После того как вы несколько раз основательно проштудируете собственное творение (уже в печатном виде!), вы, наконец, увидите общие контуры вашей будущей диссертации. Тогда берите лист, рисуйте в середине кружок и пишите в нем «Докт. дисс.» (методика работы над текстом — та же, что и описанная выше в разделе «Текст кандидатской диссертации: общие правила работы над текстом». «Стратегия почти случайных сочетаний». Вам говорят: «Вы доложили очень интересные данные о влиянии соматостатина на регуляцию желудочной секреции. Но ведь пептиды действуют не только на желудочную секрецию, но и на сосудистый тонус. У нас есть аспирант, который занимается сосудистым тонусом. Он создал оригинальную установку (следуют технические подробности). Давайте посмотрим действие ваших пептидов на нашей установке». — Обратите внимание на глубину теоретической проработки проблемы: «ваши пептиды» (какие именно?), «сосудистый тонус» (который из многочисленных механизмов, его регулирующих?). В результате рождается тема диссертации или появляется одна из ее глав, которую потом автор не знает куда приткнуть, потому что она нарушает и без того хрупкое единство работы. Появилась ли крупная проблема?; «Стратегия молотка и гвоздя» — логическое завершение только что изложенного метода «почти случайных сочетаний». Исследователь ценою многолетнего труда освоил какую-либо сложную и «капризную» методику. За примерами подобных эзотерических методик можно обратиться к электрофизиологии, биофизике или электронной микроскопии. Как правило, такая методика требует сложной и дорогой техники и, как уже было сказано, многолетнего обучения. Диссертационный совет под впечатлением от преодоленных трудностей присудил автору степень кандидата наук. Вот здесь и наступает время «молотка и гвоздя». Ребенок, добравшийся до отцовского молотка — блестящего и красивого, — ищет, по чему бы ударить. Сначала он находит все не до конца забитые гвозди и бьет по ним, делая тем самым не очень нужное, но и не вредное дело. Потом гвозди заканчиваются, и наступает черед мебели и посуды. — Наш кандидат наук сначала зазывает к себе желающих изучать их проблемы с помощью его методики, потом приобретает известность , и просители приходят к нему сами. Велики ли тут шансы на появление крупной проблемы — решайте сами. Работа по схеме «один метод — много проблем» в какой-то мере вызвана бедностью лабораторий. Очевидно, что подход «одна проблема — много методов» требует больших материальных затрат. «Стратегия расширения». Никто никогда не утверждал конкретного срока, который должен разделять защиту одним человеком двух диссертаций. Тем не менее, традиция подсказывала минимальный интервал в семь-восемь лет. Представление докторской диссертации через пять лет после защиты кандидатской воспринималось как большая смелость, если не использовать более сильного выражения. Трудно сказать, насколько были оправданы такие представления, но если речь идет о двух разных диссертациях, а не о расширении, дополнении и перелицовке одной диссертации в другую, 7-8 лет были выбраны не зря. Все меняется в этом мире, и каждое поколение исследователей жалуется на незрелость последующего. Вот и мне представляется, что среди диссертантов распространилась еще одна болезнь. На следующий же день после защиты кандидатской диссертации соискатель задает себе вопрос: «Когда же, когда защита докторской?» Часто этот вопрос можно прочесть в его глазах уже в тот момент, когда он разливает гостям шампанское. Он делает это быстро, порывисто — ему некогда тратить время на пустяки, надо бежать к компьютеру и писать-писать- писать! Причина понятна: сужение сознания, временная утрата superego. Вот
тут-то и должен ненавязчиво проявить свою власть научный руководитель и сказать: «Пе-тя, от-дох-ни! В сентябре обсудим дальнейшие планы». — Что делает Петя? — Конечно, бежит к компьютеру и пишет, пишет, пишет... Есть и еще более тяжелая форма этой болезни. Как крестьянин оставляет лучшую часть урожая на семена, так и наш диссертант включает в свое сочинение не все достойные этого результаты. «Это я оставил на докторскую, — говорит он, подмигивая, друзьям. — Там и так материала на три кандидатских». — Товарищ не понял, ему не следовало «идти в науку», лучше было честно заняться разведением помидоров (и прекрасные были бы помидоры!). Так что «стратегия расширения» кандидатской диссертации в докторскую — явление распространенное. Основные предпосылки к нему таковы. Предпосылка первая — склонность почти каждого исследователя завышать ценность полученных им результатов, особенно после похвал в Совете при защите кандидатской диссертации. Чем моложе человек, тем более он подвержен действию этого фактора. Диссертантки также особенно склонны принимать всерьез комплименты членов Совета. Естественная вежливость мужчин по отношению к даме воспринимается ею подчас как признание крупного успеха и мощного дарования. Уяснение истинного положения дел происходит потом болезненно и для кандидата наук и для руководителя научного коллектива. Плохую услугу оказывают будущему доктору наук похвалы на научных конференциях , на которых он активно выступает. Как объяснить ему, что на конференциях все всех хвалят, особенно метры — молодежь. Вспомните, что вы говорили сыну, когда он впервые нарисовал самолет. Было ли там хоть слово критики? А теперь представьте себе, что молодое дарование по этому рисунку начнет строить летательный аппарат и потребует на это деньги, время и материалы! Вариантом того же заблуждения является слишком серьезное отношение к тому, что говорится на межкафедральных совещаниях или заседаниях проблемных комиссий при обсуждении тем и планов докторских диссертаций. Да не родился такой человек, который встанет и скажет: «Замысел работы банален, затраты — неразумно велики, а автор не обладает достаточной подготовкой», — или: «Основная гипотеза задуманной работы заведомо не поддается экспериментальной проверке», или что-то еще в том же роде. Ну, задумал коллега потратить несколько лет своей жизни на то, что представляется вам чрезвычайно сомнительным, что ж его останавливать! Ушибется раз, ушибется два — и забросит это безумное дело. А ссориться-то зачем? Ведь это то же самое, что отговаривать человека от женитьбы. Все равно женится, а вас будет считать врагом. «Прекрасная выйдет работа ! Обязательно сделайте ее, защитите и опубликуйте в виде монографии!» — Какой внимательный и добрый товарищ! Попробуйте потом что-нибудь советовать этому докторанту. Ему специалисты сказали на межкафедральном совещании, что все будет хорошо. В Совете-то их не будет, наивный вы человек! Там будут люди посерьезнее. Предпосылка вторая — грех гордыни: «Я буду самым молодым доктором во всем институте!» Тут уж не до поиска достойной темы для докторской диссертации. Если быть беспредельно настойчивым, и если обстановка сложится особенно благоприятно, то, расширив кандидатскую диссертацию в три-четыре раза, можно взять Совет «фронтальной атакой» и стать-таки самым молодым доктором... А дальше что? Есть ли ученики, чтобы продолжить и развить дело? Есть ли знания и навыки, полученные в различных областях выбранной специальности, так необходимые для руководства научным коллективом? Есть ли, наконец, соответствующий служебный статус? «Уж сколько раз твердили миру», что всему свое время. Любой водитель знает, что кое-где можно превысить предел скорости на 10-20 км/ч, но если на пятьдесят — это чревато неприятностями. Сам исследователь не всегда признает факт «расширения», он часто искренне убежден и энергично доказывает окружающим, что тема докторской совершенно са-
мостоятельна и уровень рассмотрения проблемы в ней принципиально выше, чем в его же кандидатской диссертации. Здесь уместно задать себе и читателям совсем не риторический вопрос: что отличает докторскую диссертацию от кандидатской? Мы часто задавали его нашим учителям, и еще чаще они по собственной инициативе и не без укора в голосе говорили нам, что докторская диссертация — не большая кандидатская, но работа совершенно иного качественного уровня; что все (или почти все) в ней — иначе, чем в кандидатской; что, претендуя на степень доктора наук, человек должен внутренне переродиться, научиться видеть перспективу развития своей отрасли науки неизмеримо дальше других (помните: «за деревьями — лес»?) и т.д. и т.п. Одним словом, как всех нас учили философы: переход количественных изменений в качественные. Если в докторской диссертации этот качественный скачок не очевиден, это просто вторая, большая, хорошая кандидатская. Получив докторскую степень, вы приобретете право и обязанность руководить научной работой других исследователей. Такое «руководство» не обязательно подразумевает официальные отношения, зафиксированные в документах и на титульных листах диссертаций учеников. «Руководство» — это право и обязанность давать советы менее опытным исследователям, притом такие советы, которые позволят получившему их правильно выбрать цель и прийти к ней с наименьшими затратами труда и времени. А теперь решайте сами, подходит ли вам стратегия «расширения». «Стратегия удовлетворения потребности реальной практикой». Исследователь получил начальную подготовку в солидном научном коллективе, и, став кандидатом наук, в ходе дальнейшей практической деятельности не растерял навыков научной работы. Развитая в нем наблюдательность, способность к анализу и постоянная неудовлетворенность существующими методами диагностики и способами лечения создают сочетание обстоятельств, результатом которого вполне может стать появление крупной идеи, заслуживающей проверки. В этом случае предлагаемая автором идея может служить ему путеводной звездой в течение нескольких лет, если не всего остатка жизни, и в сочетании с логикой и дисциплиной она приведет к прекрасным результатам. Человеку свойственно любить собственных детей и собственные идеи больше, чем чужие. «Своя» идея будет бесконечно часто говорить «дай!», и исследователь будет вновь и вновь вкладывать время и силы, а часто и собственные средства, но решит-таки проблему. ВАК снял требование, гласившее, что докторская диссертация должна открывать новое направление в науке. Причина отмены очевидна: подсчитайте количество кафедр и лабораторий по вашей специальности в стране, учтите, что в среднем раз в десять лет место руководителя становится вакантным... Где же набрать (и надо ли?) столько новых направлений? Наверное, нельзя сознательно стремиться к созданию нового направления. Оно возникает (или не возникает) как естественный результат решения крупной проблемы. Если проблема действительно заслуживает такого названия, и если вы искренне стремитесь ее решить, может быть, вам и повезет стать «отцом-основателем» нового направления. Разумеется, в этом случае защищать докторскую диссертацию будет намного труднее, зато после долгих мытарств признание скорее всего будет быстрым и дружным. Увидеть факт и задать вопрос «почему?» или «как?» — наверное, самое трудное в науке. Недаром Селье на высшую ступеньку научной иерархии поместил «постановщиков проблем», а «решателей» — значительно ниже. Помните афоризм: «посмотреть, на то, что все всегда видели, и подумать при этом, про то, чего никто до вас не думал»? Но если бы мы знали, как стимулировать подобное озарение ! Можем высказать только несколько соображений, понимая, что нечто главное все равно останется за их пределами:
• явление должно быть повторяющимся и воспроизводимым; • лучше, если оно будет отражением эндогенных процессов в организме; • исследование должно быть проведено, если его предмет с достаточной очевидностью встал на пути развития теории, описывающей данный класс явлений; • бывает так, что одна часть общепринятых взглядов на явление явно противоречит другой части также общепринятых взглядов на тот же предмет, но почему-то вы — первый, кто замечает это противоречие; • требование немедленной практической значимости работы не следует понимать буквально (от наблюдения за лягушачьими лапками на перилах балкона до создания телеграфного аппарата прошли десятилетия); • новизна — очень важный, но не абсолютный критерий ценности работы. То, что работа не была сделана до вас, вовсе не означает, что кто-то не заметил проблему или не смог ее решить. Селье говорил о том, что можно посвятить годы описанию желез крайней плоти африканского слона, но надо ли? Вы знаете, насколько бурное развитие науки происходило в период Второй мировой войны. Конечно, были использованы невероятные материальные средства и людские резервы, но разве можно только этим объяснить успех науки во всех областях, как-либо связанных с войной? Может быть, дело в том, что в это время исследователи не занимались поиском проблем, достойных изучения? Проблемы сами стучались в двери лабораторий и изначально имели четкие формы: повысить мощность авиадвигателя, увеличить глубину водолазных спусков, обеспечить подавление раневой инфекции и т.д. Беда исследователей мирного времени в том, что они часто ищут проблему. Насколько же лучше, когда проблема приходит сама! К сожалению, она может этого и не сделать. Вряд ли есть способы непосредственно вызвать «приход проблемы», но можно увеличить его вероятность. Совет банален: приобретите как можно более основательную квалификацию исследователя и работайте с теми, кто искренне стремится делать дело — в этой обстановке капризная проблема охотнее посетит вас. Уровень требований к диссертациям, особенно к докторским, в последние годы, увы, снизился. Один из наших учителей в свойственной ему решительной манере сформулировал это так: «Раньше планка была высокой, и перепрыгнуть было трудно , поэтому под нее подлезали. Теперь же — спокойно перешагивают». Все же главный совет относительно темы докторской диссертации таков: не беретесь за работу, если видите, что проблемы просто нет. Наверное, кому-то и удавалось получить докторскую степень при отсутствии проблемы в их «исследовании», но они, наверное, чистосердечно верили, что действительно изучают нечто очень важное, иначе как бы у них хватило сил довести дело до защиты? Название докторской диссертации должно быть максимально коротким. Длинные названия — результат отсутствия тематического единства в ваших исследованиях, а значит, и в тексте диссертации. По-настоящему, большую часть работ следовало бы назвать примерно так: «Некоторые параметры отдельных систем организма в условиях воздействия нескольких произвольно избранных факторов и рассуждения автора по этому и многим другим поводам». Названия в три-четыре слова могут быть восприняты как претензия на гениальность . . . Постарайтесь, чтобы название поместилось на полутора строках стандартной машинописи. Это составит примерно сто печатных знаков (включая пробелы между словами). Некоторые зарубежные журналы требуют, чтобы в названии статьи было не более 80 знаков, но английские слова короче русских. Чем короче название, тем более широкую область знания оно охватывает, и, следовательно, тем больше у вас оснований претендовать на создание нового на-
правления в вашей отрасли науки, то есть того, что еще недавно ВАК требовал от всех авторов докторских диссертаций. Название — самая «популярная» часть диссертации, его читает наибольшее число людей. Поэтому, чем ближе оно будет к сути диссертации, тем скорее о вашей работе узнают. Конечно, надо постараться, чтобы главные ключевые слова в название попали, это облегчит поиск диссертации, а точнее — ее автореферата, потенциальными продолжателями вашего дела. Вы ведь не хотите подвергнуть итог нескольких лет вашей жизни «грызущей критике мышей»? Слова об иллюзорности долгосрочного планирования, сказанные в начале этой публикации по поводу кандидатских диссертаций, в еще большей мере относятся к работе над докторской диссертацией. Деятельность исследователя в этот период скорее может быть названа продвижением шаг за шагом, чем выполнением первоначального плана. Примерный алгоритм такого продвижения представлен на рис. 29. Поток информации идея теоретическая проработка экспериментальная проверка успех публикация расширение исследований неудача анализ причин изменение методики успех Рис.29. Примерный алгоритм научного исследования. Правая часть цепочки (горестный путь от одной неудачи к другой) может повторяться бесконечно. Левая же часть по интенсивности вызываемых ею ощущений сравнима только со звоном монет в игральном автомате. От классического метода «проб и ошибок» предлагаемую схему отличают два очень важных компонента — теоретическая проработка идей и анализ причин неудач. Продолжение активной научной деятельности — не единственная возможность. Наш исследователь может оглянуться вокруг и... с удивлением увидеть, что мир прекрасен, что жить в нем можно и без докторской степени, и, обаятельно улыбнувшись, сказать коллегам: «Ребята, теперь — вы». Действительно, всякий исследователь имеет право удовлетвориться степенью кандидата наук. Подразумевается, что он посвятит основные свои силы преподаванию, клинической или административной работе, не оставит полностью и работу научную, но она перестанет быть главным направлением его деятельности. Еще раз повторим, такой выбор
вполне заслуживает уважения и, возможно, как раз указывает на высокий уровень интеллекта того, кто этот выбор сделал, ведь способность правильно оценить свои силы дана далеко не каждому. Есть еще семейные обстоятельства, состояние здоровья и просто склад души... Вовремя принятое решение остановиться дает чувство спокойствия и душевного равновесия. Хуже, если решение формулируется стыдливо: «Отдохну год-другой, а там займусь докторской». За время отдыха появится множество других дел, и маловероятно, чтобы нашему кандидату наук удалось заставить себя вновь «запрячься в лямку». В общем, нельзя отложить научную деятельность на несколько лет, зато бросить навсегда — можно. Если же наш кандидат сохранит при этом чрезмерный уровень притязаний, возникает душевный конфликт: «А ведь я мог бы стать доктором!» — Совсем плохо, когда За этим следует: «Вот если бы мне не мешали...» — Внутренний конфликт закрепляется и остается навсегда. Расспросите жен немолодых кандидатов наук и почти обязательно услышите: «Петя такой талантливый, но завкафедрой был (следует перечень отрицательных качеств) и не дал ему защитить докторскую». Специалисты-практики, поздно защитившие кандидатские диссертации, часто отказываются от продолжения диссертационной деятельности, произнося известные слова о «дипломе на крышку гроба» и при первой возможности возвращаются к любимой ими практической работе. За неимением официальных данных о соотношении числа кандидатов и докторов наук в стране, приведу собственную приблизительную оценку: 7:1. Таким образом, из семи кандидатов один становится доктором, два сознательно отказываются от дальнейшей диссертационной деятельности, а четверо постепенно склоняются к мизантропии. Не стоит также забывать и о том, что получение исследователем ранга, заведомо превышающего его прошлые и даже будущие заслуги, может вызвать подсознательное, но упорное ощущение собственной профессиональной несостоятельности, также приводящее к хроническому неврозу. Теоретически возможно, хотя и маловероятно, что существующая в стране двух- ступенная система ученых степеней будет заменена «западной» (одноступенной) и все станут докторами. При известных недостатках нынешний порядок присуждения — неотъемлемая часть общей организации науки в стране и вряд ли может быть изменен без коренной перестройки последней. Возможно поэтому, даже в нашу богатую переменами эпоху разговоры о переходе к одноступенной системе как-то быстро затихли. Все же предположим, что это произойдет. Что тогда? Девальвация докторского диплома неизбежно приведет к появлению новых, иных, более надежных, критериев профессионализма. «Твердой валютой» науки станут статьи во всемирно признанных журналах и данные Science Citation Index (SCI) — специального периодического издания, один раз в два месяца регистрирующего новые публикации, а также ссылки на предыдущие работы конкретного автора. Техника дела такова. Американская корпорация Institute for Scientific Information, Inc. — издатель SCI — регулярно обрабатывает свыше трех тысяч журналов из всех областей знания (список этих журналов — List of Source Publications — помещается в начале каждого ежегодного сборника SCI). Естественно, не все журналы, особенно неанглоязычные, попадают в него. Все приста- тейные списки литературы вводятся в компьютер и, найдя в SCI свою фамилию, вы можете узнать, что на такую-то вашу статью (название журнала, год, том, страницы) за данный год ссылались доктор X в таком-то журнале (том, выпуск, страницы) , доктор Y — в таком-то и доктор Z — в таком-то. Итак, вы набрали три балла. Понятно, что чем баллов больше, тем лучше. В Западном мире оценка научного работника с помощью SCI — общепринятая практика. Попытка повысить рейтинг, цитируя по любому поводу самого себя, эффекта не дает: этот прием давно «раскусили» и «самоцитирование» не учитывают. Если же вас будут часто цитировать другие авторы, издающиеся в престижных журналах, вы можете в один пре-
красный день получить финансовую поддержку своих исследований от какой-нибудь международной организации. Однажды мне пришлось присутствовать при споре. Действительный член Российской Академии наук пытался убедить сотрудников весьма уважаемого исследовательского института в том, что опубликовать статью в Nature более трудно, более почетно и более важно для науки, чем выпустить монографию. Попытка была безуспешной. Сплоченный коллектив исследователей устами наиболее активных заведующих лабораториями отвечал: «Как же так, ведь мы монографии пишем!» Публиковать свои работы в международных журналах необходимо. Первоначальные отказы не должны смущать автора. If at first you don't succeed, try, try, try again. Здесь уместно привести слова доктора биологических наук Александра Александровича Замятнина — оригинального исследователя и ученика знаменитого Тимофеева-Ресовского ("Зубра"): «Знаете, когда шансы на то, что вас не опубликуют в Nature, равны не 0.999, а ровно единице? — В том случае, если вы ни разу туда не напишете!» * * * Но если вы все-таки стали доктором наук, то получили во владение свой собственный замок со стенами, башнями и рвом. (Поясним, что под замком здесь подразумевается проблема, в которой вы сегодня разбираетесь лучше всех, а вовсе не лаборатория или кафедра.) Королям и герцогам науки вы обязаны ленной присягой и должны по их зову являться к ним на подмогу со своим знаменем и боевым кличем, но в пределах замковых стен и на расстоянии трех полетов стрелы от них вы ответственны только перед своей совестью. Вы стали бароном науки, свободным и сильным. Постарайтесь быть и немного счастливым. Я ничего не могу посоветовать тем, кто достиг этого уровня развития, и перешел в категорию «гуру» — учителей. Слишком индивидуальны пути, слишком различен предыдущий опыт. Да и кто я, что давать советы своим ровесникам и тем более — старшим товарищам? Согласно принципу Питера, я достиг уровня собственной некомпетентности и должен остановиться, а попытки без конца давать советы — признак новых честолюбивых устремлений. Способность же чувствовать ограниченность своих сил — одна из немногих причин моей благодарности судьбе. ПОСЛЕСЛОВИЕ А теперь ответьте на один, казалось бы, простой вопрос: если все видели, что диссертанты так часто и так уныло однообразно совершают одни и те же ошибки, и если в стране столько толковых людей, знающих, как этого избежать, то почему об этом не написали раньше? Попытаюсь ответить на него прежде, чем попрощаюсь с читателем. Итак, причина первая. Во времена, когда в системе отечественной науки поддерживался строгий иерархический порядок, ко всему, что вело к изменению ранга научного работника, относились очень серьезно. В результате одни не обладали достаточным статусом, чтобы выступить с подобной публикацией, другие — не имели достаточно досуга, чтобы ее подготовить. Причина вторая, субъективная. Многие опытные организаторы научных исследований считают такие публикации вредными и возражают против их издания. Они утверждают, что излишне подробные советы только ограничивают творческую свободу диссертанта. Крайние представители этого направления заявляют, что в диссертации должны быть регламентированы только два признака: наличие «Выводов» и обложки, остальное — дело автора. Я не согласен. Я против. Я считаю, что с формальными приемами подготовки диссертации происходит то же, что и правилами поведения за столом: чем скорее
и полнее вы их усваиваете, тем меньше они мешают вам в дальнейшем. Лучше быстро научиться на чужих ошибках, чем бесконечно отвлекаться от сути дела ради поисков приемлемой формы сочинения. Так ли много времени у тех, кто должен ознакомиться с вашей работой и оценить ее? Следование определенным формальным (в лучшем смысле этого слова) канонам облегчит автору изложение своих мыслей, а читателю — их понимание. Независимо от того, сумел ли я убедить вас в этом, я искренне надеюсь на то, что, по крайней мере, первая часть, посвященная подготовке молодого исследователя и правилам постановки эксперимента, реально поможет вам при вступлении в прекрасное и великое научное братство. Оставайтесь с нами, как говорят ведущие телепрограмм. Спасибо!
Разное Редакция журнала обращается ко всем читателям с просьбой помочь в формировании номеров . Если вам где-либо в интернете встретиться статья, про которую вы подумаете, что она могла бы подойти для журнала «Домашняя лаборатория» - не поленитесь сбросьте ссылочку на адрес domlab@ inbox.com.