Введение
Эта книга о том, как мы видим. Каким мы видим окружающий нас мир? Как мы видим поверхности, их компоновку, цвет, текстуру? Как мы видим, где в этом мире находимся мы сами? Как мы видим, движемся мы или нет и если движемся, то куда? Как нам удается по внешнему виду вещей определить, на что они годятся? Почему все выглядит именно так, как оно выглядит? Как мы видим, как делать то или иное - вдевать нитку в иголку или вести автомобиль?
Эта книга является продолжением моей предыдущей книги Восприятие видимого мира", вышедшей в свет в 1950 году. Настоящая книга существенно отличается от нее в первую очередь тем, что ранее мое объяснение процесса зрения опиралось на сетчаточное изображение, в то время как теперь оно зиждется на том, что я называю объемлющим оптическим строем. Ныне я убежден в том, что к проблеме восприятия необходимо подходить с экологической точки зрения.
Органом зрения принято считать глаз, связанный с мозгом. Я же собираюсь показать, что органом зрения является система, в состав которой входят глаз, голова и тело, способное передвигаться по земле. В этой системе мозг - всего лишь один из ее центральных органов.
В том случае, когда нам не мешают, мы можем свободно рассмотреть то, что нас заинтересовало, подойти к этому предмету, обойти его вокруг, рассмотреть его со всех сторон и отправиться дальше. Такое зрение я буду называть естественным, ему и посвящена данная книга.
Во всех учебниках и руководствах утверждается, что зрительный процесс будет наиболее простым, если обездвижить глаз (как фотоаппарат), чтобы создать условия для формирования изображения, которое потом будет передано в мозг. В опытах со зрением испытуемого просят фиксировать какую-нибудь точку, а затем рядом с этой точкой ему предъявляют на мгновение один или несколько стимулов. Я называю это фотографическим зрением. При увеличении времени предъявления, если испытуемому не мешать, его глаза начинают сканировать предъявляемый паттерн', последовательно фиксируя отдельные его части. Такое зрение я называю апертурным2, так как это немного напоминает ситуацию, когда на окружающий мир смотрят сквозь дыру в заборе. Исследователи полагают, что каждая фиксация глаза аналогична экспонированию пленки в фотоаппарате, поэтому то, что, по их мнению, поступает в мозг, напоминает последовательный ряд фотографических снимков.
В лаборатории с помощью подбородника3 добиваются того, чтобы испытуемый не вертел головой и не оглядывался, но без этого невозможно то, что я называю объемлющим зрением. Кроме того, подбородник не дает человеку возможности встать и походить вокруг, лишая его тем самым зрения в движении. Можно ли считать все это разными формами зрения? Я полагаю, можно. Это не только разные, но и жизненно важные виды зрения. В повседневной жизни, находясь в какой-то одной точке наблюдения, мы стремимся рассмотреть все вокруг, кроме того, нам приходится менять точки наблюдения. Узловой вопрос заключается в следующем: складывается ли естественное зрение из единиц наподобие фотографических снимков или нет? Я далеко не уверен в том, что если экспериментатор пытается заставить глаз работать так, как работает фотоаппарат, то это простейший вид зрения, даже если кадры быстро следуют друг за другом.
В стандартные представления о зрительном восприятии не вписываются такие виды деятельности, как разглядывание и передвижение вокруг какого-либо предмета. Заметьте, однако, что, если у животного есть глаза, оно не будет смотреть в одну точку и стоять на одном месте; оно будет вертеть головой и переходить с места на место. Одно-единственное застывшее поле зрения несет скудную информацию о мире. Вряд ли конечная цель эволюции зрительной системы состояла в этом. Факты говорят о том, что на самом деле зрительное осознание действительности панорамно и сохраняется даже во время локомоторного акта, сколь бы длительным он ни был.
Первая часть этой книги посвящена восприятию окружающего мира. Вторая часть - информации для восприятия. Третья часть - собственно процессу восприятия. Наконец, четвертая часть посвящена живописи и тому особому содержанию сознания, которое возникает, когда мы смотрим на картины. Восприятие картин поставлено в конец книги, потому что его нельзя понять, не разобравшись с объемлющим зрением и зрением в движении.
Вначале нужно описать окружающий мир на экологическом (а не на физическом) уровне, так как, если мы предварительно не уточним, что может, а что не может восприниматься, мы ничего не сумеем сказать о процессе восприятия. Далее, нужно описать информацию для восприятия, которая имеется в освещенной среде. Речь идет не просто о свете как о стимуле для рецепторов, а об информации, содержащейся в свете, которая может активизировать систему. Для этого вместо классической оптики потребуется экологическая оптика. Наконец (и лишь здесь мы подходим к тому, что относится собственно к психологии), нужно описать процесс восприятия. Он является не процессом обработки чувственных данных, а извлечением инвариантов из стимульного потока. От старой идеи о том, что деятельность сознания превращает чувственные данные в образы восприятия, пришлось отказаться. Предлагается принципиально новый способ рассмотрения восприятия.
Экологический подход к восприятию был апробирован в моей книге "Чувства как воспринимающие системы", вышедшей в 1966 году. В действительности он представляет собой новый подход к психологии в целом, ибо он несовместим с формулой "стимул - реакция". Эта формула, позаимствованная из точной науки, каковой считают физиологию, помогла избавиться от учения о душе в психологии, но по-настоящему она никогда не работала. Ни ментализм (это с одной стороны), ни условно-рефлекторный бихевиоризм (с другой) не отвечают требованиям современной науки. То, в чем действительно нуждается психология,- это новый тип мышления, зачатки которого появляются в работах по теории систем (название, на мой взгляд, не совсем удачное).
Учение об окружающей среде превратилось в мощное движение нашего времени, но в психологии оно пока не породило ничего, кроме энтузиазма. Еще нет теоретической концепции, которая могла бы лечь в основу этого учения. Не найден верный концептуальный уровень. В данной книге делается попытка найти этот уровень. Некоторые психологи, такие, как Е. Брунсвик (Brunswik, 1956) и Р. Г. Баркер (Barker, 1968), избрали этот путь направлением своей работы, но никто из них не оставил законченной теории, подобной той, которая излагается на страницах этой книги.
Подбородник, специальный прикус', кратковременная экспозиция, тахистоскоп, темная комната с точечным источником света и лаборатория с аккуратно выполненными рисованными стимулами - без всего этого нельзя было бы изучать зрение экспериментальным путем. Единственный способ убедиться в том, что испытуемый действительно видит так, как он это описывает,- проверить его в эксперименте. Экспериментальной проверке можно верить. Такого рода эксперименты, однако, способствовали тому, что сложилось мнение, будто исследованию поддается лишь фотографическое и апертурное зрение. Но это не так; естественное зрение также можно исследовать экспериментально. В экспериментах, описанных в третьей части настоящей книги, посвященной восприятию, испытуемого обеспечивали оптической информацией, вместо того чтобы навязывать ему оптическую стимуляцию. Неправда, что "в лаборатории всегда не так, как в жизни". В лаборатории должно быть как в жизни!
Надо признать, что предъявлять контролируемым образом информацию гораздо труднее, чем стимуляцию. Исследователи (работающие в Корнелльском университете и университетах Упсалы, Коннектикута и Эдинбурга) только начинают осваивать методы контролируемого предъявления информации. Эксперименты, которые описаны в третьей части книги, проведены в основном мной самим, и поэтому результатов пока что не так уж и много. В этом направлении сейчас работают и некоторые другие исследователи, но у них еще нет достаточного количества фактов. Подавляющее большинство экспериментальных исследований, опубликованных в учебниках и руководствах, касаются фотографического зрения, зрения в условиях фиксации и апертурного зрения, но от них мало пользы. Читателю придется поверить мне на слово в том, что я хорошо знаю все эти исследования, я ведь и сам в свое время внес вклад в эту область.
Я также прошу моих читателей иметь в виду, что понятие пространства не имеет ничего общего с восприятием. Геометрическое пространство - это чистая абстракция. Открытое пространство можно мысленно представить себе, но его невозможно увидеть. Признаки глубины имеют отношение только к живописи. Третье визуальное измерение - это неправильное использование идеи Декарта о координатных осях.
Мне представляется несостоятельной идея о том, что мы не сможем воспринять мир, если у нас до этого не было понятия пространства. Все происходит как раз наоборот: мы не сможем понять, что такое пустое пространство, пока не увидим земли под ногами и неба над головой. Пространство - это миф, привидение, вымысел геометров. Наверное, все это звучит странно, но я призываю читателя принять эту гипотезу. Ибо, если вы согласитесь отказаться от догмы, наиболее кратко сформулированной Кантом, о том, что "восприятия без понятий слепы", вы избавитесь от глубокого заблуждения, выберетесь из настоящего теоретического болота. Это одна из ведущих тем в последующих главах.
В книгу не вошел целый ряд интересных фактов о сетчаточном фотографическом зрении - фактов о зрении в условиях фиксации и о зрении с заслонкой - таких, например, как сведения относительно слепого пятна, энтопических явлений, пробелов в поле зрения (скотомах), последовательных образов, возникающих в результате длительной фиксации, измерения так называемой остроты зрения, обследования сетчатки с помощью офтальмоскопа, симптомов глазных болезней и выписывания очков. Все эти данные относятся к офтальмологии, оптометрии и психофизиологии зрения на нейронном уровне.
Все эти данные зависят от умения испытуемого зафиксировать глаз, то есть от того, в какой степени он способен уподобить свой глаз фотоаппарату. Это прекрасные данные, занимающие подобающее им место в науке. Эти данные более известны, чем те, которым посвящена эта книга. Их научный статус позволяет ученым, занимающимся сбором этих данных, быть уверенными в том, что физическая и физиологическая оптики составляют единственно возможную основу для зрительного восприятия. Но эти ученые не представляют, к какой путанице приводит такое утверждение. Я попытаюсь показать, что теорию зрительного восприятия лучше строить на другой основе.
Часть I
Окружающий мир, который нужно воспринимать
Глава 1 Животное и окружающий мир
Термин окружающий мир в этой книге будет употребляться только применительно к окружению животных - живых организмов с определенным поведением, наделенных способностью чувствовать. Окружение же тех организмов, которые лишены органов чувств и мышц (например, растении), не имеет отношения к изучению восприятия и поведения. К растительному миру мы вообще будем относиться так, как относятся к нему животные, не делая различий между растениями и неорганическими минералами. Таким образом, поскольку растения не принадлежат к числу одушевленных предметов, о растительном мире можно говорить в том же смысле, в каком мы говорим о мире физическом, химическом, геологическом и т. п. В самом деле, растения никогда не меняют своего местоположения и не передвигаются, у них нет нервной системы, и они лишены способности чувствовать. В этом смысле растения подобны объектам физики, химии и геологии.
Внешний мир можно описывать с различных точек зрения. При этом всегда возникает проблема: с чего начинать, какой уровень описания следует принять в качестве исходного? В биологии начинают с деления на живое и неживое. В психологии исходным является деление объектов на одушевленные и неодушевленные, что соответствует выделению животных из всего остального мира. С этого начнем и мы.
Животных в свою очередь можно классифицировать различными способами. В зоологии, например, по наследственным и анатомическим признакам их делят на типы, классы, подклассы, роды и виды, тогда как в психологии они классифицируются по их образу жизни на жертв и хищников, сухопутных и водных, ползающих, ходящих и летающих, живущих на деревьях и на земле. Нас прежде всего будет интересовать образ жизни животного, а не его генетическая наследственность.
Окружающий мир любого животного - это то, что его непосредственно окружает. Заметьте, что окружение отдельно взятого животного, с одной стороны, такое же, как и у всех остальных животных, а с другой - отличается от окружения любого другого животного. Двоякий смысл этого термина может затруднять понимание, приводить к путанице. Хотя это противоречие кажущееся и его нетрудно устранить, я тем не менее вернусь к этой проблеме позже. (Ключом к ее решению является подвижность животных.) Пока же достаточно отметить, что в окружение любого животного наряду с растениями и неживыми предметами входят и другие животные. Последние составляют такую же часть его окружающего мира, как и неодушевленные предметы, потому что любому животному необходимо распознавать не только материальные объекты своего окружения, но и других животных, а также замечать различия между ними. Иногда для животного оказывается жизненно важным не перепутать жертву с хищником, самца с самкой, себе подобных особей с особями другого вида.
Взаимозависимость животного и окружающего мира
Не следует забывать (а это часто упускается из виду), что слова животное и окружающий мир неразрывно связаны друг с другом. Употребление любого из этих понятий подразумевает наличие другого. Ни одно животное не смогло бы существовать без окружающего его мира. Точно так же, хотя это и не столь очевидно, говоря об окружающем мире, мы подразумеваем какое-то животное (или по крайней мере какой-то организм), которое он окружает. Это значит, что поверхность нашей Земли на протяжении миллионов лет до того момента, как на ней появилась и стала развиваться жизнь, не была окружающим миром в строгом смысле этого слова.
До появления жизни Земля была всего лишь физическим телом, частью Вселенной. Этот период существования нашей планеты представляет интерес только для геологов. Она была окружающим миром потенциально, являясь необходимым условием развития жизни на планете. Мы можем согласиться с тем, что ее можно было бы назвать, к примеру, мирозданием, но никак не окружающим миром.
Идея взаимозависимости животного и окружающего его мира не могла возникнуть в физических науках. Такие фундаментальные понятия, как организм и окружающий мир или вид и среда его обитания, нельзя вывести из понятий пространства, времени, материи и энергии - понятий, лежащих в основе всех физических наук. Исходя из этих физических понятий, можно в лучшем случае прийти к идее о том, что животное представляет собой очень сложный объект физического мира. В самом деле, с физической точки зрения животное ничем не отличается от прочих объектов физического мира, являясь лишь его частью. И хотя при этом признается, что животное представляет собой не просто объект в физическом мире, а его наиболее высокоорганизованную часть, тем не менее животное при этом мыслится все же как объект, как часть физического мира. При подобном способе мышления упускается из виду тот факт, что у такого объекта, как животное, есть свое особое окружение, что живой объект погружен в окружающий мир иначе, чем физический объект погружен в множество сходных с ним объектов. В связи с этим заметим, что мы не будем использовать в этой книге термин физическое окружение, чтобы не создавать путаницы.
Каждое животное является в той или иной степени субъектом восприятия и поведения. Пользуясь старомодными терминами, можно сказать, что животные - существа одушевленные, наделенные способностью чувствовать. Объектом их восприятия является окружающий мир, и в нем же реализуется их поведение. Это далеко не то же самое, как если бы мы стали утверждать, что животные воспринимают физический мир, а их поведение разворачивается в физическом пространстве и протекает в физическом времени.
Различие между окружающим миром животного и физическим миром
Мир физики объемлет все сущее. Наряду с земным объектами этому миру в равной степени принадлежат как объекты макрокосма (планеты, звезды, галактики и т. п. так и объекты микрокосма (атомы, элементарные частиц и т. п.). Поскольку в этом мире встречаются объекты самых различных размеров (атомы и галактики могут служить примером поражающих воображение крайностей), то дл их измерения физики используют единицы разного масштаба. На уровне микрокосма единицами измерения служат обычно миллионные доли миллиметра или еще боле мелкие единицы. На уровне макрокосма единицей длин служит световой год, а иногда и более крупные единицы. Ни один из этих масштабов не пригоден для измерения размера предметов, составляющих окружающий мир животных. Для уровня размеров, которыми обладают предметы окружающего мира, необходим иной масштаб, занимающий промежуточное положение между этими крайностями. На уровне окружающего мира измерение удобно вести в метрах или миллиметрах, потому что размер тех предметов, которые чаще всего можно встретить на Земле, именно такие. В самом деле, в сравнении с крайностями макро- и микрокосма размеры обычных земных предметов укладываются в узкую полосу на шкале размеров. Не выходят за эти пределы и размеры животных. Размер даже самого маленького животного можно выразить в долях миллиметра (не обременяя при этом записью чрезмерным количеством нулей), а размеры самых больших животных все же не превышают нескольких метро]
Аналогичным образом обстоит дело и с массой животных. Для измерения массы любого животного не нужны единицы более мелкие, чем миллиграммы, и более крупные, чем килограммы. Массы животных занимают на физической шкале масс промежуточное положение далек не случайно - на то есть биологические причины. Для того чтобы в клетках организма могли осуществляться необходимые биохимические реакции, клетки должны обладать некоторым минимальным запасом вещества. С другой стороны, масса клеток не может превышать некоторого максимума, иначе животное не смогло бы питаться и передвигаться. Короче говоря, размер и масса предметов, составляющих окружающий мир животных, сопоставимы с величиной и массой самих животных.
Элементы окружающего мира
Физическая реальность на любом уровне (от атомов до галактик) имеет определенную структуру. Даже внутри того промежуточного диапазона, в котором лежат размеры земных предметов, нетрудно обнаружить, что окружающий мир по-разному структурирован в зависимости от масштаба, выбранного для рассмотрения. Так, при километровом масштабе земная поверхность имеет вид гор и холмов, тогда как при метровом масштабе на земной поверхности выделяются деревья, валуны, обрывы, ущелья и т. д. На уровне миллиметрового масштаба земная поверхность структурирована еще более детально. На этом уровне ее структуру образуют галька, кристаллы, частицы почвы, листья, стебли травы, клетки растений и т. п. Применительно к перечисленным выше объектам психологи используют (не вполне правомерно) термины форма и очертания, полагая, что мир, в котором мы живем, слагается из таких форм и очертаний, хотя на самом деле это всего лишь структурные элементы земного окружения.
В связи с понятием структурных элементов окружающего мира мне представляется необходимым обратить внимание читателя на то, что более мелкие элементы содержатся в более крупных. Этот факт имеет принципиальное значение для излагаемой здесь теории, и поэтому я ввожу для него специальный термин: встроенность. Например, ущелья встроены в горы, деревья встроены в ущелья, листья встроены в деревья, клетки встроены в листья. При любом масштабе можно обнаружить, что одни формы содержат в себе другие. Любой элемент встроен в более крупный. Предметы являются составными частями других предметов. Можно было бы сказать, что они образуют иерархию, однако тогда мы получили бы иерархию без четких границ, полную переходов и пересечений. Таким образом, земной окружающий мир нельзя разложить раз и навсегда на какие-то особые, подлинно первичные элементы. Если мир рассматривать как среду обитания, то в нем не найти атомарных элементов. Вместо них вы найдете элементы, соподчиненные друг другу. Выбор элементов для описания среды зависит от избранного уровня.
Для психолога не годятся те масштабы величин, которыми оперируют в современной физике при описании мира (атомарный и космический). В психологии мы имеем дело с предметами экологического уровня, то есть со средой обитания животных и человека, потому что в процессе своей жизнедеятельности мы сталкиваемся с предметами, на которые можно смотреть, которые можно осязать, обонять или пробовать на вкус, а также с событиями, которые можно слышать. Органы чувств животных, то есть воспринимающие системы (Gibson, 1966b) не способны обнаружить атомы или галактики, но в пределах доступного им эти воспринимающие системы способны обнаружить определенный круг предметов и событий. Мы можем увидеть и гору, которая далеко от нас, и песчинку, если та находится достаточно близко. Этот факт, удивительный уже сам по себе, заслуживает, на мой взгляд, специального исследования. Далее в этой книге мы попробуем объяснить его.
При этом мы не будем пытаться объяснить, как нам (или по крайней мере некоторым из нас) удается визуализировать атом или галактику, несмотря на то, что мы не можем их увидеть. Эта способность относится не столько к проблематике восприятия, сколько к проблематике мышления. Более подробно об этом будет сказано ниже. Вначале нам следует обсудить имеющуюся у нас способность воспринимать окружающий мир, то есть способность воспринимать те же самые объекты и явления, которые воспринимали наши предки, ничего не знавшие ни об атомах, ни о галактиках. Нас будет интересовать непосредственное восприятие, а не восприятие, опосредствованное микроскопами и телескопами, фотографиями и рисунками, и тем более не восприятие речи или письменных текстов. К этим более развитым формам чувственного познания мы обратимся в самом конце, в четвертой части книги.
Элементы земной поверхности
Основой (в буквальном смысле этого слова) земного окружения является земь - опорная поверхность, как правило, ровная и гладкая (иначе говоря, плоскость), располагающаяся перпендикулярно силе тяжести. На любом уровне метрических величин земь обладает определенной собственной структурой, причем ее элементы встроены друг в друга.
Следует отметить,- так как это важно для теории перспективы, излагаемой во второй части книги,- что на любом участке земной поверхности встречаются, в общем-то, одни и те же элементы. Размер песчинок, где бы они ни встретились, всегда приблизительно один и тот же. Стебли травы также везде более или менее одинаковы. То же самое можно сказать о камнях, пучках травы, кустах и т. п. Разумеется, в природе не бывает совершенно одинаковых элементов (это только созданные руками человека кафельные или паркетные плитки можно считать почти одинаковыми). И хотя их повторяемость лишена метрической регулярности, они все же обладают регулярностью стохастической, то есть они регулярны в вероятностном смысле. Проще говоря, если двигаться, к примеру, в северном направлении, то не следует ожидать, что структурные элементы земной поверхности станут мельче или крупнее. Они везде будут примерно одинаковыми и будут приблизительно равномерно распределены по поверхности земли.
Временная шкала окружающего мира: события
Между окружающим миром, который нам нужно описать, и физическим миром можно обнаружить еще одно различие, если обратиться к временной шкале событий, выбираемых нами для рассмотрения. Длительность процессов на уровне Вселенной может измеряться миллионами лет, а длительность процессов на уровне атома - миллионными долями секунды. Длительность процессов в окружающем мире измеряется как максимум в годах, как минимум - в секундах. В эти временные границы укладывается продолжительность жизни большинства животных. Воспринимаемые изменения, оказывающие влияние на поведение, никогда не протекают ни слишком медленно, ни слишком быстро. Человек не в состоянии наблюдать за эрозией горы, но он способен проследить падение камня. Люди могут заметить изменение положения стула в комнате, но им не дано уследить за смещением электрона в атоме.
Точно так же обстоит дело и с временными частотами. Очень медленные, равно как и очень быстрые, периодически повторяющиеся в мире явления не доступны восприятию. В то же время можно увидеть любое колебание маятника механических часов, услышать любой из сопровождающих эти колебания щелчков. Скорость любых изменений и перемещений на этом уровне находится в пределах, доступных восприятию.
В этой книге мы будем изучать изменения, происходящие в окружающем мире. Главное внимание будет уделено изменениям, событиям и периодически повторяющимся явлениям того уровня физического мира, к которому относится земная поверхность. Я буду говорить об изменениях, событиях и последовательностях событий, а не о времени как таковом. Течение абстрактного, пустого времени лишено реальности для животного, хотя для физика это понятие представляет известный интерес. Мы воспринимаем не время, а процессы, изменения, последовательности. Я по крайней мере буду исходить из этого. Способность человека ориентироваться во времени с помощью часов, то есть восприятие социального времени, представляет собой отдельную проблему.
Подобно тому как на любом уровне метрических величин у физической реальности обнаруживается определенная структура, аналогичным образом можно обнаружить определенную структуру на каждом уровне метрических длительностей. Земные процессы протекают на некотором промежуточном уровне длительностей. Они являются естественными элементами временной структуры. Напомню еще раз, что важно отдавать себе отчет в том, что мелкие элементы встроены в более крупные. Внутри любого события существуют другие события, подобно тому как внутри всякой формы - другие формы. Это справедливо для всех без исключения событий - от годовых смещений траектории движения солнца по небосклону до легкого покачивания травинки. Из этого следует, что первичных элементов временной структуры не существует. События в окружающем мире могут описываться на разных уровнях.
Точно так же и действия самих животных, подобно событиям в окружающем мире, которые они воспринимают, можно описывать на различных уровнях, по-разному соподчиняя эти действия. При этом длительность действий животных сравнима с длительностью событий в окружающем мире. Элементарных, атомарных реакций здесь тоже не существует.
Естественные элементы земного окружения и естественные элементы земных событий не следует смешивать с метрическими единицами пространства и времени. Последние произвольны и условны. Первые элементарны в одном смысле этого слова, а последние - совсем в ином. Отдельно взятое целое - это совсем не то же самое, что единица измерения.
Неизменность и изменчивость компоновки
В этой книге мы редко будем касаться понятий пространства и времени, гораздо чаще мы будем говорить о неизменности и об изменчивости. Возьмем, например, внешние очертания земного окружения, то есть то, что можно было бы назвать его компоновкой'. Мы будем исходить из того, что компоновка окружающее мира неизменна в одних своих аспектах и изменчива в других в одно и то же время. Например, вид жилой комнаты с точки зрения компоновки ее пола, стен и потолка относительно неизменен, но расстановка мебели в комнате может время от времени меняться. Когда ребенок подрастает, его внешний облик изменяется, хотя некоторые его черты остаются неизменными. Человек способен узнавать одну и ту же комнату в разные моменты времени лишь постольку, поскольку он может воспринимать перемены в ее обстановке, а одного и того же ребенка - в меру своей способности замечать его изменения. В основе неизменности лежит изменчивость.
Неизменность, конечно, относительна - в том смысле, что она зависит от того, рассматриваете ли вы ее на протяжении дня, года или тысячелетия. Почти нет таких вещей, которые были бы вечно неизменными. Нет ничего, что было бы либо абсолютно неизменным, либо полностью изменчивым. Поэтому лучше говорить об устойчивости2 в процессе изменения. "Неизменные объекты природы", о которых так много говорили философы, в действительности представляют собой всего лишь объекты, которые сохраняются в течение очень долгого времени.
То, что здесь подразумевается под устойчивостью и изменчивостью в окружающем мире, соотносимо с абстрактными математическими понятиями инвариантности и вариативности. При любом преобразовании имеются варианты и инварианты3, то есть переменные и постоянные. Одни свойства сохраняются, другие - нет. Не все авторы используют при этом одни и те же термины (например, Piaget, 1969), но в любой паре подобных терминов имеется общее смысловое ядро. Какую бы пару этих терминов мы ни взяли (например, устойчивость и изменчивость или инвариант и вариант), любой терминв такой паре является - и это главное - дополнительным для другого.
Английское слово layout, которое мы переводим как компоновка, означает буквально - порядок, схема расположения чего-то, планировкa.-- Прим. перев.
2 Смысл труднопереводимого термина persistence мы передаем в зависимости от контекста с помощью слов устойчивость и постоянство;
persist - сохраняться, оставаться постоянным; persisting - устойчивый, постоянный.- Прим. перев.
3 Вариант - это то, что изменяется при преобразовании, а инвариант - то, что остается при этом преобразовании неизменным.- Прим. ред.
Устойчивость в окружающем мире
Устойчивость геометрической компоновки окружающего мира в определенной мере зависит от того, из каких веществ он состоит, от жесткости этих веществ; то есть от их способности сопротивляться деформациям. Твердое вещество с трудом изменяет свою форму, полутвердое - легче. Жидкое вещество может принять любые очертания - все зависит от того, в каком сосуде оно находится. Верхняя поверхность жидкого вещества стремится принять очертания идеальной плоскости, перпендикулярной направлению силы тяжести, но такое ее состояние весьма неустойчиво и легко разрушается (это происходит всякий раз, когда появляются волны). Таким образом, говоря о постоянстве компоновки среды, мы имеем в виду прежде всего твердые вещества. Вода на земле (моря, океаны и т. п.) обрамлена твердью, что же касается газообразных веществ в природе (например, воздуха), то они никак не оформлены. Вообще говоря, воздух является средой для животных, обитающих на суше.
Когда твердое вещество, из которого состоит некий объект с устойчивыми очертаниями (например, кусок льда), начинает плавиться, мы говорим, что этот объект прекратил свое существование. Такой способ выражения является экологическим, а не физическим, так как материя и масса сохраняются, несмотря на переход вещества из твердого состояния в жидкое. То же самое можно было бы сказать и относительно разрушения твердого объекта (обладавшего до этого вполне определенными очертаниями), в результате которого этот объект переходит из твердого состояния в гранулированное. Предметы не сохраняются, сохраняется материя. В экологии это называется несохранением, разрушением объекта, тогда как в физике это называют просто изменением состояния. Оба эти утверждения верны, но в поведении животных и детей доминирует экологический принцип. Среди физиков нередко можно встретить мнение, согласно которому в действительности ничто не уходит в небытие, даже тогда, когда испаряется жидкость, сгорает какой-нибудь предмет или полностью рассеивается какое-нибудь вещество. Но это мнение ошибочно. Хотя вещество земли и не может аннигилировать, земная поверхность, способная отражать свет, вполне может исчезнуть. Для восприятия только этот факт и имеет значение.
Уход в небытие, прекращение существования или разрушение представляет собой такое событие в окружающем мире, которое крайне важно уметь воспринимать. Если нечто сгорает, или расплавляется, или разбивается, то оно исчезает. Однако исчезает оно особым образом. Этот вид исчезновения недавно изучали в Корнелльском университете (Gibson, 19б8а). Это совсем не похоже на то, как предмет скрывается за углом или исчезает, если его чем-нибудь заслонить. Такое исчезновение напоминает оптическое размывание изображения или его рассеивание, подобно дыму. Зрительная основа таких явлений будет рассматриваться во второй части книги, посвященной экологической оптике.
В окружающем мире встречаются и постоянные предметы с инвариантными свойствами, и предметы, свойства которых вариативны. Совершенно инвариантный окружающий мир, неподвижный и неизменный во всех своих частях, был бы абсолютно жестким и, очевидно, перестал бы быть окружающим миром. В этом случае не было бы ни животных, ни растений. Другой крайний случай представляло бы окружение, изменчивое во всех своих частях, постоянно меняющееся как целое, представляющее собой этакий водоворот облаков из частиц вещества,- такое окружение тоже не могло бы быть окружающим миром в прямом смысле этого слова. Оба описанных случая являются крайностями, в которых были бы и пространство, и время, и энергия, но не было бы среды обитания.
Для нашего исследования большое значение имеет тот факт, что жесткая и неподвижная в целом среда может оказаться частично нежесткой и подвижной, что мир в некоторых своих аспектах неизменен, а в каких-то других изменчив, но никогда полностью не замирает в одной из крайностей и не превращается в хаос в другой. Этот факт станет очевидным позже, когда мы обсудим геометрию окружающего мира и его преобразования.
О ПОСТОЯНСТВЕ И ИЗМЕНЧИВОСТИ
Возможно, трудности, связанные с пониманием того, что на экологическом уровне постоянство и изменчивость сосуществуют в одно и то же время, обусловлены тем, что все мы находимся в плену одной старой идеи _ так называемой атомарной теории постоянства ч изменчивости, в соответствии с которой если и есть во Вселенной нечто постоянное, так это атомы, а изменяться могут лишь их положение и расположение. Несмотря на то что истоки этой идеи восходят к Демокриту и тем древнегреческим мыслителям, которые считали себя его последователями, тем не менее большинство современных физиков и химиков разделяют это положение. Более подробно атомарная теория будет разбираться в 6-й главе, в связи с событиями и тем, как они воспринимаются.
Движение в окружающем мире
Движение предметов в окружающем мире представляет собой явление совершенно иного порядка, нежели движение тел в пространстве. В небесной механике установлены фундаментальные законы движения, однако события, происходящие на Земле, лишены той простоты и изящества, которые свойственны движению планет. События на Земле не обладают непрерывностью, они начинаются и прекращаются внезапно. Если бы не было машин, то мы вообще, пожалуй, были бы лишены возможности наблюдать скорость и ускорение в чистом виде. Не существует в природе и идеально упругих тел (за исключением разве что биллиардных шаров). Земной мир образуют в основном поверхности, а не тела в пространстве. И эти поверхности часто текут и подвергаются растяжению, сжатию, искривлению и разрушению необычайно сложным образом с точки зрения классической механики.
Движение в окружающем мире в действительности столь существенно отличается от движения, которое изучал Исаак Ньютон, что лучше представлять его себе в виде изменений структуры, а не как изменение положения точек; в виде изменений формы, а не координат; в виде изменений в компоновке, а не как движение в обычном смысле слова.
Выводы
Животные и человек воспринимают окружающий их мир. Окружающий мир отличается от мира физического, то есть от того мира, каким его описывают физики.
Наблюдатель и его окружающий мир взаимно дополняют друг друга. В таком же отношении (взаимодополнительности) со своим общим окружающим миром находится и совокупность наблюдателей.
Компоненты окружающего мира и события в нем естественным образом распадаются на элементы. Эти элементы встроены друг в друга. Их не следует смешивать с метрическими единицами пространства и времени.
Окружающий мир устойчив в одних аспектах и изменчив в других. Уход в небытие и возвращение из небытия представляют собой наиболее радикальные изменения в окружающем мире.
Глава 2 Среда, вещества, поверхности
В соответствии с воззрениями классической физики Вселенная - это пространство, заполненное телами. Это наводит на мысль о том, что мы живем в физическом мире, то есть в пространстве, заполненном телами, и что воспринимаем мы, следовательно, это пространство и находящиеся в нем объекты. Однако это весьма сомнительный вывод. Земное окружение лучше описывать с помощью таких терминов, как среда, вещества и поверхности, которые их разделяют.
Среда
Начнем с замечания о том, что наша планета состоит в основном из суши, воды и воздуха - тверди, жидкости и газа. Суша образует субстрат', своими очертаниями она вынуждает воду принять форму океанов, озер и рек;
бесформенный воздух простирается в виде атмосферного слоя над землей и водой. Любая граница между веществами, находящимися в каких-либо двух из трех возможных состояний (твердом, жидком и газообразном), образует поверхность. Примерами поверхностей могут служить, во-первых, граница между грунтом и водой на дне озера, во-вторых, граница между водой и воздухом на поверхности этого озера и, в-третьих, граница между сушей и воздухом. Последняя поверхность - земь - имеет важное значение для животных, обитающих на суше. Земь представляет собой основу' их восприятия и поведения как в прямом, так и в переносном смысле. Она является их опорной поверхностью.
Одна из особенностей газа, равно как и жидкости, отличающая их от тверди, состоит в том, что изолированные твердые тела способны беспрепятственно проникать сквозь него. Воздух "бестелесен" (вода также более или менее "бестелесна"), тем самым он обеспечивает одушевленным телам возможность передвижения. Таким образом, газ или жидкость образует среду передвижения для животных. Воздух является лучшей средой для передвижения, нежели вода, потому что он оказывает меньшее сопротивление. Рыбам для быстрого передвижения в воде необходима обтекаемая форма тела, тогда как при передвижении в воздухе без этого можно обойтись.
Другой особенностью газообразной или жидкой среды обычно является прозрачность, то есть способность пропускать свет, тогда как твердь, как правило, светонепроницаема, она либо поглощает, либо отражает свет. Таким образом, однородная среда является необходимой предпосылкой для зрения. Во второй части книги мы поговорим об этом подробнее. Пока же достаточно заметить, что свет не только проходит через околоземную среду, но и многократно отражается в ней. Свет мечется между поверхностями с громадной скоростью, достигая в конце концов некоторого устойчивого состояния. Свет частично поглощается веществами, из которых состоит окружающий мир. Эти потери должны непрерывно восполняться за счет источников света. Световой поток, возникающий в результате многократного хаотичного отражения, образует то, что мы называем освещением. Освещение "заполняет" собой среду. Это следует понимать в том смысле, что в любой точке имеется объемлющий свет, то есть свет, входящий в эту точку во всех направлениях. Объемлющий свет, как мы увидим, не следует путать с излучаемым светом.
Третья отличительная особенность воздуха и воды состоит в том, что они способны передавать механические колебания, которые возникают как результат определенных физических событий. Такие события становятся источником звуковых волн. Это дает возможность слышать, как мы говорим, звук, хотя правильнее было бы сказать - колебательные события. (Механические колебания могут распространяться и внутри земной тверди, однако такие колебания мы, как правило, называем звуковыми волнами только в том случае, если рассматриваем их с физической точки зрения. В физике среда - это любое, в том числе и твердое, проводящее волны вещество.)
Четвертая отличительная особенность заключается в том, что в воздухе и в воде химическая диффузия протекает гораздо быстрее, чем в земле. Именно благодаря этому молекулы посторонних примесей летучих или растворимых веществ могут распространяться на значительные расстояния. Таким образом, среда дает возможность "обонять" летучие вещества. Под обонянием я понимаю здесь обнаружение вещества, удаленного от меня на некоторое расстояние.
Заметим далее, что обычно передвижение животных не бывает бесцельным. Как правило, оно направляется и управляется светом, если животное способно видеть, звуком - если животное может слышать, или запахом - если животное наделено обонянием. Благодаря освещению животное может видеть предметы, благодаря звуку оно может слышать их, а благодаря диффузии - обонять их. Следовательно, в среде содержится информация о летучих веществах, о колеблющихся и отражающих свет предметах. Получая и анализируя эту информацию, животное управляет своими движениями и направляет их.
Я считаю, что, овладев концепцией среды, мы приходим к совершенно новому пониманию восприятия и поведения. Та самая среда, в которой могут передвигаться животные и в которой можно перемещать другие объекты, является в то же время средой, в которой распространяются свет, звук и запах, исходящие от различных источников в окружающем мире. Свет, звук и даже запах могут "заполнить" замкнутую среду. Каждая точка среды является потенциальным пунктом наблюдения для любого наблюдателя, способного смотреть, слушать или обонять. И все эти пункты наблюдения постоянно связаны друг с другом - животное может проследовать из одного пункта наблюдения в другой. Вместо геометрических точек и линий у нас есть, таким образом, пункты наблюдения и пути следования. Когда наблюдатель следует из одного пункта в другой, соответствующим образом изменяются оптическая, акустическая и химическая информация. В этом отношении любой потенциальный пункт наблюдения в среде уникален. Понятие среды, следовательно, отличается от понятия пространства, поскольку точки пространства идентичны друг другу и лишены какой бы то ни было уникальности.
Все эти факты относительно движущихся тел и распространения в среде света, звука и запаха не противоречат законам физики, механики, оптики, акустики и химии, однако же, будучи фактами более высокого порядка, они никогда явно не формулировались в этих науках - до сих пор их просто не признавали. Эти факты и составляют предмет науки об окружающем мире.
Еще одна важная характеристика среды, которую следует здесь упомянуть, заключается в том, что в воздухе содержится кислород и, следовательно, в среде возможно дыхание. Принципы дыхания в воде и воздухе одни и те же: поглощается кислород, а затем, после происходящего в тканях сгорания, выделяется двуокись углерода. Этот нескончаемый обмен химических веществ является подлинным "огнем жизни". Животное должно дышать либо с помощью легких, либо с помощью жабр. Оно должно дышать всегда и везде, где бы оно ни находилось. Следовательно, среда должна быть относительно постоянной и относительно однородной.
И воздух, и вода обеспечивают возможность дыхания. На протяжении многих веков количество кислорода в воздухе постоянно держится на уровне 21%, если не считать незначительных отклонений. Хотя количество растворенного в воде кислорода и изменяется время от времени, тем не менее его обычно бывает достаточно для дыхания. Именно поэтому эволюция пошла по пути использования животными кислорода в процессе их жизнедеятельности. Состав воды, так же как и воздуха, сравнительно однороден, хотя пресная вода отличается от соленой. В различных местах состав воздуха, равно как и состав воды, изменяется незначительно, так как возникающие на короткое время градиенты уничтожаются ветрами и течениями. В среде нет резких перепадов, нет четких границ между различными ее областями, иными словами, в среде нет поверхностей. Эта однородность имеет решающее значение. Она обеспечивает возможность распространения световых и звуковых волн со сферическим фронтом. Благодаря такой однородности инородный для среды объект становится источником излучения молекул, без которого обоняние было бы невозможно.
И наконец, последняя особенность среды, имеющая немаловажное значение для животных, состоит в том, что среда обладает внутренней направленностью, то есть у нее есть верх и - низ. Гравитация имеет строго определенное направление - вниз. И на суше, и под водой свет падает сверху вниз, с неба, а не наоборот. В результате действия гравитации давление воды и воздуха возрастает при движении вниз и убывает при движении вверх. Среда, как сказали бы физики, не изотропна относительно этого направления. Таким образом, у среды есть абсолютная координатная ось - вертикальная. Даже две горизонтальные координатные оси не вполне произвольны - они связаны с восходом и заходом солнца. Благодаря этому вскрывается еще одно различие между средой и пространством - в пространстве все три координатные оси независимы, и их можно выбирать произвольно.
Свойства атмосферы
Подводя итоги, перечислим характеристики среды, в которой мы живем. Она дает живым организмам возможность осуществлять газообмен, то есть дышать, и позволяет передвигаться. Среда может быть заполнена светом, благодаря этому животные могут видеть. Она позволяет обнаруживать колебания и диффундирующие химические вещества. Она однородна. И наконец, у нее есть абсолютная система отсчета - верх и низ. Все, что природа предлагает животным, все те способы действия, которые она им предоставляет, или, как мы будем говорить, все те возможности, которые она перед ними открывает,- все это инвариантно. Как ни удивительно, но ничего из этого не изменилось с того времени, как на Земле появилась жизнь.
Атмосферные события
В атмосферной среде в отличие от водной среды происходят определенные изменения, которые мы называем погодой. Иногда в воздухе появляются капли или мельчайшие частички воды - начинается дождь или образуется туман. Ежегодно на некоторых географических широтах воздух становится холодным, и вода превращается в лед. Иногда воздушные течения набирают силу, и начинается шторм или ураган. Дожди, ветры, снег и холод, вернее, постепенное похолодание по мере продвижения к полюсам Земли, не позволяют воздуху стать совершенно однородным, единообразным и неизменным. Эти изменения редко бывают настолько экстремальными, чтобы серьезно угрожать жизни животных, но они требуют от них умения приспосабливаться и изменять свое поведение - впадать в зимнюю спячку, мигрировать, строить жилища и носить одежду.
Вещества
Рассмотрим теперь ту часть окружающего мира, через которую не проходят свободно ни свет, ни запахи и в которой не могут перемещаться тела и передвигаться животные. О материи в твердом, либо в полутвердом состоянии говорят, что она вещественна. Что же касается материи в газообразном состоянии, то она невещественна. Материя в жидком состоянии занимает промежуточное положение. В этом смысле все вещества обладают большей или меньшей жесткостью. Это означает, что они в той или иной степени сохраняют форму, оказывают сопротивление деформациям и проникновению в них других твердых тел. Свет они, как правило, не пропускают. Вещественная часть окружающего мира лишена той однородности, которая присуща среде.
В окружающем мире вещества различаются по своему химическому составу. Общеизвестно, что в природе существует ограниченное количество химических элементов - 90 или 100,- тогда как химических соединений насчитывается значительно больше. Для нас, однако, более важным является тот факт, что количество смесей химических элементов и их соединений неограниченно, причем некоторые смеси однородны, а некоторые - нет. Неоднородные смеси можно назвать скоплениями. Воздух представляет собой однородную смесь кислорода и азота с углекислым газом; вода образует однородную смесь Н^О с растворенными в ней кислородом и солями. Земля же вместе с ее "содержимым" является неоднородным скоплением различных веществ.
Камни, почва, песок, грязь, глина, нефть, деготь, дерево, минералы, металлы, а также различные ткани растений и животных представляют собой примеры веществ окружающего мира. Составы таких веществ обладают более или менее выраженным своеобразием, но среди них практически никогда не встречаются чистые химические элементы и соединения из числа тех, что хранятся на полках химических лабораторий. Сравнительно небольшое число веществ, таких, например, как глина, являются аморфными, то есть не имеют структурных компонентов. Большая же часть веществ представляет собой геометрические скопления - они состоят из кристаллов, клеток или каких-то более крупных составных частей, обладающих своей собственной внутренней структурой. Такие вещества играют важную роль в жизни животных, поэтому для выживания гораздо важнее уметь распознавать эти вещества, а не чистые химические соединения.
Существуют различные уровни анализа состава вещества. Помимо соединений химических элементов, существуют также смеси соединений и сложные скопления смесей. Исследуя состав того или иного вещества, необходимо отдавать себе отчет в том, является ли оптимальным уровень анализа, выбранный для данного исследования.
Причины, по которым животным необходимо уметь различать вещества в окружающем мире, очевидны. Разные вещества по-разному воздействуют на них. Различия в воздействии могут проявляться на биохимическом, физиологическом и поведенческом уровнях. Одни вещества могут служить пищей, другие - нет, третьи же могут оказаться ядовитыми. Поэтому для голодного животного весьма полезно уметь отличать съедобное вещество от несъедобного на расстоянии, не вступая с ним в контакт, пользуясь лишь зрением и обонянием.
Вещества отличаются друг от друга буквально по всем параметрам: по твердости или жесткости, по вязкости, которая в технике определяется как сопротивляемость текучести, и по плотности, которая определяется как масса, приходящаяся на единицу объема. Они различаются по связности или прочности, то есть по сопротивлению разрушению, по эластичности - способности восстанавливать первоначальную форму после деформации - и по пластичности - способности сохранять новую форму после деформации. Вероятно, все эти свойства веществ можно объяснить наличием физических сил, с которыми молекулы притягиваются друг к другу, но для того, чтобы убедиться в существовании этих свойств, совсем необязательно проводить анализ на этом уровне. Наши первобытные предки, изготовлявшие простейшие орудия труда, умели отличать кремень от глины задолго до того, как были открыты законы химии. То же самое можно сказать о древесине, костях и волокнах, которые они воспринимали как различные вещества.
Вещества как химические соединения различаются по той легкости, с которой они вступают в химические реакции, по тому, насколько легко они растворяются или улетучиваются в воздухе. Короче говоря, вещества различаются по степени устойчивости и сопротивляемости такого рода превращениям. Кроме того (об этом речь пойдет дальше), вещества по-разному поглощают свет. Такие вещества, как уголь, почти полностью поглощают падающий на них свет, в то время как мел поглощает лишь незначительную его часть.
Конечно, вещества окружающего мира подвержены изменениям, как структурным, так и химическим. Некоторые твердые тела могут растворяться, и тогда их поверхности перестают существовать. Листья съеживаются, растения увядают. Животные разлагаются, и входившие в их состав вещества возвращаются в окружающий мир. Металл ржавеет, и даже самый твердый камень постепенно превращается в песок. Круговорот таких изменений изучает экология. На уровне молекулярного анализа у этих изменений есть физические и химические причины, они регулируются теми же физическими силами молекулярного сцепления и химическими реакциями, которые в чистом виде изучаются в лабораторных условиях. Но эти же изменения происходят и на молярном уровне, который весьма существенно отличается от молекулярного. В этом случае они представляют собой не просто физико-химические события, а события в окружающем мире. Крупномасштабные химические реакции видны невооруженным глазом. Событие, которое мы называем воспламенением, или горением, представляет собой не что иное, как крупномасштабное быстро протекающее окисление. Ввиду огромной важности этого события для жизни животных оно не проходит для них незамеченным. Однако остальные виды окисления, например ржавление железа, протекают слишком медленно, чтобы их можно было наблюдать непосредственно.
Разумеется подавляющее большинство веществ в окружающем мире не изменяются ни структурно, ни химически, и их неизменность имеет большее значение, чем изменчивость. В этом главным образом кроется причина постоянства окружающего мира. И хотя вещества все же претерпевают определенные изменения, благодаря процессу сам восстановления, компенсации и роста они впоследствии восстанавливаются, и в результате устанавливается равновесное, или устойчивое, состояние. Таким образом, несмотря на изменения, имеет место инвариантность более высокого порядка, чем простое физико-химическое постоянство.
Вода: среда или вещество?
Нам следует решить: что же такое вода? Для водоплавающих животных это среда, а не вещество, в то время как для животных, обитающих на суше, это вещество, а -не среда. Не стоит, однако, из-за подобных затруднений сомневаться в обоснованности введенного деления'- нужно просто учитывать вид рассматриваемого животного. Вспомните: животное и окружающий его мир - взаимодополнительные понятия. У воздушной среды много общего с водной средой, но различий у них тоже много, поэтому мы вынуждены в дальнейшем ограничиться рассмотрением животных, подобно нам, обитающих на суше. Для нас вода попадает в категорию веществ, а не среды.
Подводная среда ограничена сверху поверхностью, разделяющей воду и воздух, а снизу - поверхностью, отделяющей воду от дна. Атмосферная среда ограничена только снизу, поверхностью воздух - суша (или воздух - вода); сверху у нее нет определенной границы. Рыбам не нужна опорная поверхность, потому что среда удерживает их на плаву. Животные, подобные человеку, должны постоянно прилагать усилия, чтобы поддерживать вертикальное положение, сохраняя позу и равновесие. Рыбы качаются в воде, как в колыбели, и им не угрожает опасность выпасть из нее и свалиться вниз. Над нами же эта угроза нависает постоянно. У рыб нет необходимости соприкасаться со дном. Мы же, напротив, не можем лишить себя контакта с сушей на сколько-нибудь продолжительное время и только на суше обретаем покой. Все животные независимо от того, обитают ли они на суше, под водой или в воздухе, в своем поведении должны уметь ориентироваться относительно гравитационной вертикали, то есть они должны правильно определять, где верх, а где низ (Gibson, 1966b, гл. 4). Однако эта одна из наиболее существенных разновидностей ориентировочной деятельности у рыб осуществляется иначе, чем у четвероногих, а у последних - иначе, чем у птиц.
Конечно, есть и такие животные (амфибии), которые могут находиться и в воде, и в воздухе. Они ведут очень интересный образ жизни, в связи с чем возникает проблема, достойная отдельного исследования: как удается их воспринимающей системе успешно функционировать в каждом из этих двух окружающих миров? Для них, в отличие от нас, поверхность, разделяющая воздух и воду, не является естественной преградой. Правда, люди могут на какое-то время воспользоваться аквалангами, но это время всегда ограничено. Мы - существа сухопутные, и в дальнейшем я собираюсь сосредоточиться на окружающем мире именно сухопутных животных, подобных нам с вами.
Вне нашего рассмотрения останутся крошечные существа, живущие в почве. Черви и микроорганизмы, обитающие в ней, в сущности, передвигаются в заполненном воздухом и водой пространстве между твердыми частицами, так что и они не составляют исключения из общего правила, устанавливающего связь между средой и веществами.
Вещества (заключение)
Подводя итог тому, что было сказано о веществах, отметим, что они различаются по своему химическому и физическому составам. В отличие от среды вещества представляют собой чрезвычайно сложные и далеко не однородные соединения и скопления. Они образуют структуру иерархически встроенных элементов. Эти многообразные соединения являются необходимым условием поведения животных, обеспечивают им возможность передвигаться, питаться, осуществлять манипуляции и производственную деятельность.
Поверхности и экологические законы для поверхностей
Для описания окружающего мира мы ввели триаду:
среда - вещества - поверхности, учитывая, что им присущи как изменчивость, так и постоянство. Вещества в окружающем мире отделены от среды поверхностями. Поверхности постоянны в той мере, в какой постоянны вещества. Все поверхности имеют определенную компоновку - так я буду это называть. Компоновка также относительно постоянна. Постоянство компоновки зависит от сопротивляемости вещества изменениям. Если вещество переходит в газообразное состояние, оно теряет вещественность и поверхность вместе с ее компоновкой просто перестает существовать. Взяв эти положения за основу, можно по-новому описать окружающий мир.
Такое описание более соответствует нашим целям, чем общепринятое описание с использованием таких терминов, как пространство, время, материя, материальные тела, форма и движение. Это описание ново, но лишь в том смысле, что его никогда не формулировали в столь явном виде. В предыдущем абзаце нет ничего такого, что не было бы подспудно известно людям труда - земледельцам, строителям, созидателям окружающего мира. Это - неявное знание (Polanyi, 1966). Такое описание предпочтительнее, потому что оно психологичнее, то есть более пригодно для исследователя, который исходит из того, что восприятие и поведение животных и человека являются функцией тех возможностей, которые открывает перед ними окружающий мир.
Для того чтобы приведенное выше описание было полным, оно должно учитывать многократно отражающийся в среде световой поток. Нужно также рассмотреть процесс поглощения и отражения света поверхностями и зависимость этого процесса от состава веществ. С экологической точки зрения поверхности поглощают или отражают падающее на них освещение, хотя считается, что на уровне отдельных атомов вещество и световая энергия взаимодействуют. Свой вещественный характер вещества проявляют по отношению к свету в той же мере, как и по отношению к механическим воздействиям. Они сопротивляются проникновению в них света аналогично тому, как они сопротивляются проникновению в них движущегося тела. И в обоих отношениях вещества отличаются друг от друга сходным образом.
Рассматривая поверхности и их чисто геометрическую компоновку, не следует забывать, что воздух наполнен солнечным светом не только в течение дня - какая-то часть освещения присутствует в нем всегда, даже ночью.
Это тоже природный инвариант. Свет падает сверху, с неба, и остается в воздухе в рассеянном виде. Именно это делает поверхности потенциально видимыми в такой же мере, в какой они являются потенциально осязаемыми. Как же в действительности видят такие поверхности животные, у которых есть глаза,- центральная тема всей книги (хотя, надо признаться, мы подбираемся к ней слишком медленно). Потенциально видимая поверхность - это поверхность, которая могла бы открыться взору помещенного в среду животного с того места, где оно в принципе могло бы находиться. При этом мы не делаем никаких предположений относительно того, что из себя представляет в этом случае стимуляция для глаза. Не касаемся мы также и вопроса о зрительных ощущениях.
Мы пока не упоминали ни о светящихся поверхностях наподобие тех, которые имеют излучающие свет раскаленные тела, ни о плоских поверхностях прозрачных веществ, таких, как пропускающие и преломляющие свет стекла, ни о полированных плоских поверхностях, как у зеркал, "правильно" отражающих свет. Эмиссия, поглощение, пропускание, преломление и дифракция связаны с абстрактными законами физической и геометрической оптики. Быть может, с помощью этих законов, сочетая их каким-то сложным образом, удастся объяснить простые явления, связанные с освещенными земными поверхностями, но пока такая возможность - дело весьма отдаленного будущего.
Почему в триаде среда-вещества-поверхности так важны поверхности? Поверхность - это то место, где разворачиваются основные события. Поверхность - это то место, где свет отражается или поглощается (то есть внешняя оболочка вещества). Поверхность - это то, с чем соприкасается животное. Поверхность - это то место, где в основном протекают различные химические реакции. Поверхность - это то место, где происходят испарение и проникновение вещества в среду. И наконец, поверхность - это то место, где колебания вещества передаются среде.
Полезно было бы сформулировать некие утверждения, которые можно было бы назвать экологическими законами для поверхностей. Предлагаемый ниже список таких законов ни в коей мере не претендует на полноту и вводится в основном с целью как-то упорядочить обсуждение и кратко изложить то, о чем пойдет речь дальше. Эти законы не являются независимыми, и их следует рассматривать в различных сочетаниях друг с другом.
1. У всех устойчивых веществ есть поверхности, и все поверхности имеют компоновку.
2. Любая поверхность обладает сопротивлением деформации, зависящим от вязкости вещества.
3. Любая поверхность обладает сопротивлением разрушению, зависящим от связности вещества.
4. Любая поверхность обладает характерной текстурой, зависящей от состава вещества. В большинстве случаев она обладает как компоновочной текстурой, так и пигментной текстурой.
5. Любая поверхность имеет характерные очертания, то есть крупномасштабную компоновку.
6. Поверхность может быть освещена сильно или слабо, она может находиться на свету или быть в тени.
7. Освещенная поверхность может поглощать большее или меньшее количество падающего на нее света.
8. Поверхность любого вещества обладает характерной для этого вещества отражательной способностью.
9. Поверхность любого вещества обладает характерным для него распределением коэффициентов отражения света с различной длиной волны. Это свойство поверхностей я буду называть их цветом в том смысле, что различные распределения обусловливают различные цвета.
Вещество, поверхность, компоновка и устойчивость
Первый из сформулированных выше законов просто подытоживает все, что до сих пор было сказано относительно устойчивых вещественных поверхностей в окружающем мире. Вместе со вторым законом он объясняет, почему плоская земная поверхность может служить опорой животным. Они могут ползать по земле, как это делают ящерицы и дети, или ходить, или бегать по ней, потому что она твердая. Однако закон компоновки применим также к поверхностям, которые служат препятствием для движения, таким, например, как стена, то есть к поверхностям, с которыми можно столкнуться, если вовремя не остановиться. Поверхности могут простираться как параллельно силе тяжести, так и перпендикулярно ей, поэтому они могут как окружать животных, так и поддерживать их. Поверхность может быть даже вверху, над головой, если ее что-нибудь (например, стены) поддерживает. Иными словами, над головой у нас может быть крыша, а под ногами - пол. Поверхности в той или иной степени укрывают среду; примерами таких укрытий могут служить пещеры, норы и дома.
Сопротивление деформации
Согласно второму закону, твердость поверхностей может быть различной. В нем говорится, что разные вещества по-разному противостоят деформациям. У твердых веществ это качество выражено больше, чем у пластичных, у пластичных - больше, чем у полужидких, а у полужидких - больше, чем у жидких. Эту же переменную называют вязкостью, если имеют в виду, насколько трудно заставить вещество течь. Чем больше выражена текучесть или летучесть вещества, тем более проницаема его поверхность и тем более изменчива (менее постоянна) его компоновка. Из второго закона следует, что тяжелому животному ни трясина
