Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться

Как-то на усыпанном галькой берегу Кельвин развлекался тем, что бросал камешки, целясь в бревно, и это действие невольно запустило (аналогия тут не случайна) ход плодотворных рассуждений. Какого рода вычисления должен совершать головной мозг, когда мы бросаем что-либо в цель — то есть делаем то, чем наши предки по мере развития своих охотничьих навыков должны были заниматься все чаще и чаще? Одним из важнейших элементов меткого броска является точный расчет времени. Какие бы броски вы ни предпочитали — махом снизу, махом сверху или резким рывком запястья вперед, — исход дела решается в то мгновение, когда вы отпускаете бросаемый предмет. Представьте себе верхний бросок в крикете (в отличие от бейсбольных бросков, здесь рука должна оставаться выпрямленной, что упрощает вычисления). Если вы выпустите мяч слишком рано, он пролетит над головой отбивающего. Если же вы отпустите его слишком поздно, он шлепнется оземь. Каким образом нервной системе так ловко удается отпустить снаряд точно в нужный момент, с учетом скорости движения руки? В отличие от выпада в фехтовании, где ваша рука направляет оружие на всем пути к цели, бросок мяча происходит по законам баллистики. Расставшись с вашей рукой, брошенный предмет более вам не подчиняется. Бывают и другие искусные движения — например забивание гвоздей, которое по сути своей является баллистическим процессом, пусть даже при этом вы и не выпускаете инструмента из рук. Здесь тоже все вычисления производятся заранее, без права на ошибку.

Проблему хронометража при броске камня или копья можно было бы решить, рассчитывая все необходимые сокращения отдельных мышц прямо по ходу движения руки. Современные компьютеры, будучи электронно-вычислительными машинами, способны проделать подобный трюк, а вот мозг работает для этого слишком медленно. Кельвин рассудил, что нервным системам, принимая во внимание их медлительность, лучше было бы пользоваться буферным хранилищем заученных команд для мышц. Вся последовательность событий, происходящих при броске крикетного мяча или метании копья, заранее запрограммирована в головном мозге в виде готового списка команд, приказывающих той или иной мышце сократиться и расположенных в том порядке, в каком они должны быть отданы.

Очевидно, что чем дальше находится цель, тем труднее в нее попасть. Кельвину пришлось стряхнуть пыль с учебников по физике и разобраться, каким образом рассчитывается уменьшение «стартового окна», происходящее по мере того, как вы стараетесь поддерживать неизменной точность бросков при увеличении их дальности. «Стартовое окно» — это выражение из профессионального жаргона, используемого в космонавтике. Ученые-ракетостроители (чья башковитость вошла в поговорку) вычисляют подходящий промежуток времени, в течение которого они могут запустить космический корабль так, чтобы он попал, скажем, на Луну. Выполни запуск чуть раньше или чуть позже — и промахнешься. Кельвин подсчитал, что величина его личного стартового окна для мишени размером с кролика, расположенной на расстоянии четырех метров, составляет около 11 миллисекунд. Если он выпустит камень раньше, тот упадет дальше кролика. Выпустит позже — камень до кролика не долетит. Разница между недолетом и перелетом определяется какими-то 11 миллисекундами — примерно сотой долей секунды. Кельвин, прекрасно разбиравшийся в том, с какой скоростью работают нервные клетки, был озадачен, так как ему было известно, что стандартный предел погрешности для нейрона больше, чем это стартовое окно. Было ему известно и то, что хороший метатель способен попасть в такую цель и с такого расстояния даже на бегу. Сам я никогда не забуду того зрелища, когда учившийся одновременно со мной в Оксфорде набоб княжества Патауди (один из величайших индийских игроков в крикет, оставшийся таковым даже после потери глаза), выступая за свой университет, раз за разом забрасывал мяч в воротца с умопомрачительной быстротой и точностью и при этом носился по полю со скоростью, заметно устрашавшей отбивающих и воодушевлявшей его команду.