Рубежи науки

До того, как эпилепсию стали считать неврологическим заболеванием, люди верили, что оно вызвано луной или мокротой в мозге. Они осуждали припадки как свидетельство колдовства или одержимости демонами и убивали или кастрировали страдальцев, чтобы предотвратить передачу ими зараженной крови новому поколению.

Сегодня мы знаем, что эпилепсия - это заболевание. По большому счету, принято считать, что человек, ставший причиной дорожно-транспортного происшествия со смертельным исходом во время припадка, не должен быть обвинен в убийстве.

Это хорошо, говорит нейробиолог из Стэнфордского университета Роберт Сапольский . Это прогресс. Но впереди еще долгий путь.

После более чем 40 лет изучения людей и других приматов Сапольский пришел к выводу, что практически все поведение человека находится так же далеко за пределами нашего сознательного контроля, как конвульсии при припадке, деление клеток или биение наших сердец.

Это означает признание того, что человек, стреляющий в толпу, контролирует свою судьбу не больше, чем жертвы, оказавшиеся не в том месте не в то время. Это означает относиться к пьяным водителям, которые врезаются в пешеходов, точно так же, как к водителям, у которых внезапно случается сердечный приступ и они сворачивают со своей полосы.

"Мир действительно испорчен и стал намного, намного более несправедливым из-за того факта, что мы вознаграждаем людей и наказываем их за вещи, которые они не могут контролировать", - сказал Сапольский. "У нас нет свободы воли . Перестаньте приписывать нам то, чего там нет".

Сапольский, лауреат гранта Макартура "гений", прекрасно понимает, что это нестандартная позиция. Большинство нейробиологов считают, что люди обладают по крайней мере некоторой степенью свободы воли. То же самое делают большинство философов и подавляющее большинство населения в целом. Свобода воли необходима для того, как мы видим самих себя, подпитывая удовлетворение от достижений или стыд за то, что не смогли поступить правильно.

Утверждение о том, что у людей нет свободы воли, - отличный способ начать спор. Отчасти поэтому Сапольский, который описывает себя как "крайне не склонного к межличностным конфликтам", отложил написание своей новой книги "Решительность: наука о жизни без свободы воли".

У 66-летнего Сапольски мягкие манеры и борода. Более трех десятилетий он избегал политики академических кругов, чтобы изучать бабуинов в сельской Кении на несколько месяцев каждый год.

"Я очень, очень, очень стараюсь не выглядеть в книге воинственным придурком" - сказал он. "Я справляюсь с человеческими сложностями, живя в палатке. Так что да, я не готов к долгим ссорам по этому поводу ".

Анализ человеческого поведения через призму какой-либо отдельной дисциплины оставляет место для возможности того, что люди сами решают что им делать, говорит он. Но после долгой междисциплинарной карьеры он считает интеллектуально нечестным писать что-либо, кроме того, что, по его мнению, является неизбежным выводом: свобода воли - это миф, и чем скорее мы примем это, тем справедливее будет наше общество.

"Решительность", которая выходит сегодня, основана на бестселлере Сапольски 2017 года "Веди себя хорошо: биология человека в наших лучших и худших проявлениях", который получил книжную премию Los Angeles Times и множество других наград.

В книге анализируются нейрохимические влияния, влияющие на поведение человека, от миллисекунд до столетий, предшествующих, скажем, нажатию на спусковой крючок или наводящему на размышления прикосновению к руке.

"Решительность" идет еще дальше. Сапольский утверждает, что если ни один отдельный нейрон или ни один отдельный мозг не может действовать без влияния факторов, находящихся вне его контроля, то не может быть логического места для свободы воли.

Многие люди, даже мимолетно знакомые с биологией человека, могут спокойно согласиться с этим — до определенного момента.

Мы знаем, что принимаем худшие решения, когда голодны, испытываем стресс или страх. Мы знаем, что на наш физический облик влияют гены, унаследованные от далеких предков, и здоровье наших матерей во время беременности. Многочисленные данные указывают на то, что люди, выросшие в домах, отмеченных хаосом и лишениями, будут воспринимать мир иначе и делать иной выбор, чем люди, выросшие в безопасной, стабильной, богатой ресурсами среде. Многие важные вещи находятся вне нашего контроля.

Но как все остальное? У нас нет никакой значимой власти над нашим выбором карьеры, романтических партнеров или планов на выходные? Если вы прямо сейчас протянете руку и возьмете ручку, было ли даже это незначительное действие каким-то образом предопределено?

Да, говорит Сапольский, как в книге, так и бесчисленным студентам, которые задавали тот же вопрос в рабочее время. Тому, что студент переживает как решению взяться за ручку, предшествует череда конкурирующих импульсов, находящихся вне его сознательного контроля. Возможно, их раздражение усилилось из-за того, что они пропустили обед; возможно, они подсознательно вызваны сходством профессора с раздражающим родственником.

Затем посмотрите на силы, которые привели их в кабинет профессора, чувствуя себя способными оспорить какую-то точку зрения. У них, скорее всего, были родители, которые сами получили высшее образование, и они, скорее всего, принадлежали к индивидуалистической культуре, а не к коллективной. Все эти влияния незаметно подталкивают поведение предсказуемыми способами.

Возможно, у вас был необычный опыт общения с другом о предстоящем походе в поход только для того, чтобы позже обнаружить рекламу палаток в социальных сетях. Ваш телефон не записал ваш разговор, даже если вам так кажется. Просто совокупный отчет о ваших лайках, кликах, результатах поиска и публикациях рисует настолько подробную картину ваших предпочтений и моделей принятия решений, что алгоритмы могут предсказать — часто с пугающей точностью — что вы собираетесь делать.

Нечто подобное происходит, когда вы тянетесь к этой ручке, говорит Сапольский. Так много факторов, находящихся за пределами вашего осознания, привели вас к этой ручке, что трудно сказать, насколько вы вообще "выбрали" взять ее в руки.

Сапольский вырос в ортодоксальной еврейской семье в Бруклине, в семье иммигрантов из бывшего Советского Союза. Биология привлекла его рано — в начальных классах он писал фанатские письма приматологам и задерживался перед таксидермированными гориллами в Американском музее естественной истории, — но религия определяла жизнь дома.

По его словам, все изменилось в одну ночь, когда он был подростком. Размышляя над вопросами веры и идентичности, он был поражен прозрением, которое не давало ему уснуть до рассвета и изменило его будущее: Бог нереален, у него нет свободной воли, и мы, приматы, в значительной степени предоставлены сами себе.

"Это был своего рода важный день - сказал он со смешком - и с тех пор он был бурным".

Скептики могли бы воспользоваться этим, чтобы опровергнуть его аргументы: если мы не свободны в выборе своих действий или убеждений, то как мальчик из глубоко религиозной консервативной семьи может стать самопровозглашенным либеральным атеистом?

Изменения всегда возможны, утверждает он, но они происходят из-за внешних раздражителей. Морские слизни могут научиться рефлекторно отступать от удара электрическим током. Через те же биохимические пути воздействие внешних событий изменяет людей так, что мы редко предвидим их приближение.

Представьте, предлагает он, группу друзей, которые идут посмотреть биографический фильм о вдохновляющем активисте. На следующий день один подает заявление о вступлении в Корпус мира. Один поражен прекрасной операторской работой и записывается на курсы режиссуры. Остальные недовольны, что не посмотрели фильм Marvel.

Все друзья были готовы отреагировать так же, как они отреагировали, когда сели смотреть. Возможно, у одного из них был повышенный уровень адреналина из-за столкновения с другой машиной по дороге сюда; возможно, у другого были новые отношения и он был переполнен окситоцином, так называемым гормоном любви. У них был разный уровень дофамина и серотонина в мозге, разное культурное происхождение, разная чувствительность к сенсорным отвлекающим факторам в театре. Никто не выбирал, как на них подействует стимул из фильма, больше, чем морской слизняк "решил" вздрогнуть в ответ на толчок.

Для коллег-приверженцев детерминизма — веры в то, что человек ни в какой ситуации не мог бы действовать иначе, чем он сам — научная идея Сапольски приветствуется.

"То, кто мы есть и что мы делаем, в конечном счете является результатом факторов, находящихся вне нашего контроля, и из-за этого мы никогда не несем моральной ответственности за свои действия в том смысле, который сделал бы нас действительно заслуживающими похвалы и порицания, наказания и вознаграждения", - сказал Грег Карузо, философ из SUNY Corning, прочитавший ранние варианты книги. "Я согласен с Сапольским в том, что жизнь без веры в свободу воли не только возможна, но и предпочтительна".

Карузо является содиректором сети "Правосудие без возмездия", которая выступает за подход к преступной деятельности , при котором приоритет отдается предотвращению вреда в будущем, а не возложению вины. Сосредоточение внимания на причинах насильственного или антиобщественного поведения вместо удовлетворения желания наказать, по его словам, "позволит нам внедрить более гуманные и эффективные методы и политику".

Их точка зрения в значительной степени принадлежит меньшинству.

Сапольский - "замечательный объяснитель сложных явлений" - сказал Питер У. Це, дартмутский нейробиолог и автор книги 2013 года "Нейронная основа свободы воли". "Однако человек может быть как блестящим, так и совершенно неправым".

По словам Це, нейронная активность сильно варьируется, при этом идентичные входные данные часто приводят к неидентичным реакциям у отдельных лиц и групп населения. Правильнее рассматривать эти входные данные как навязывающие параметры, а не определяющие конкретные результаты. Даже если диапазон потенциальных результатов ограничен, в игре слишком много вариативности, чтобы считать наше поведение предопределенным.

Более того, по его словам, делать это вредно.

"Те, кто продвигает идею о том, что мы не что иное, как детерминированные биохимические марионетки, несут ответственность за усиление психологических страданий и безнадежности в этом мире" - сказал Це. Даже те, кто считает, что биология ограничивает наш выбор, опасаются того, насколько открыто мы должны это принимать.

Сол Смилански, философ из Хайфского университета в Израиле и автор книги "Свобода воли и иллюзии", отвергает идею о том, что мы можем заставить себя преодолеть все генетические и экологические ограничения. Но если мы хотим жить в справедливом обществе, мы должны верить, что сможем.

"Потеря всякой веры в свободу воли и моральную ответственность, вероятно, будет иметь катастрофические последствия" - сказал он, и поощрять людей к этому "опасно, даже безответственно".

Широко цитируемое исследование 2008 года показало, что люди, которые читали отрывки, отвергающие идею свободы воли, с большей вероятностью списывали при последующем тестировании. Другие исследования показали, что люди, которые чувствуют меньший контроль над своими действиями, меньше беспокоятся о допущении ошибок в своей работе, и что неверие в свободу воли приводит к большей агрессии и меньшей готовности помочь.

Сапольский обсуждает подобные опасения в своей книге, в конечном счете приходя к выводу, что эффекты, наблюдаемые в таких экспериментах, слишком малы, а их невоспроизводимость слишком велика, чтобы поддерживать идею о том, что цивилизация рухнет, если мы будем думать, что не можем контролировать свои судьбы.

Более убедительная критика, по его словам, красноречиво изложена в коротком рассказе "Чего от нас ожидают" писателя-фантаста Теда Чианга. Рассказчик описывает новую технологию, которая убеждает пользователей, что их выбор предопределен, открытие, которое лишает их воли к жизни.

"Очень важно, чтобы вы вели себя так, как будто ваши решения имеют значение, - предупреждает рассказчик, - даже если вы знаете, что это не так".

Сапольский признает, что наибольший риск отказа от свободы воли заключается не в том, что мы захотим совершать плохие поступки. Дело в том, что без чувства личной свободы воли мы не захотим ничего делать.

"Может быть опасно говорить людям, что у них нет свободы воли" - сказал Сапольский. "В подавляющем большинстве случаев я действительно думаю, что это намного гуманнее".

Сапольский знает, что ему не удастся убедить большинство своих читателей. Трудно убедить людей, которым причинили вред, в том, что преступники заслуживают меньшей вины из-за своей истории бедности. Еще труднее убедить состоятельных людей в том, что их достижения заслуживают меньшей похвалы из-за их истории привилегий.

"Если у тебя есть время расстраиваться из-за этого, ты один из счастливчиков", - сказал он.

По его словам, его истинная надежда - усилить сострадание. Возможно, если люди поймут, насколько основательно ранняя травма может перестроить работу мозга, они перестанут жаждать суровых наказаний. Может быть, если кто-то поймет, что у него такое заболевание мозга, как депрессия или СДВГ, он перестанет ненавидеть себя за то, что с трудом справляется с задачами, которые другим кажутся проще.

Точно так же, как предыдущие поколения думали, что припадки были вызваны колдовством, некоторые из наших нынешних представлений о личной ответственности могут в конечном итоге быть опровергнуты научным открытием.

Сапольский утверждает, что мы - машины, исключительные в своей способности воспринимать собственный опыт и испытывать эмоции по поводу него. Бессмысленно ненавидеть машину за ее сбои. Есть только одна последняя проблема, которую он не может разрешить.

"Логически неоправданно, нелепо, бессмысленно верить, что с машиной может случиться что-то хорошее" - пишет он. "Тем не менее, я уверен, что это хорошо, если люди чувствуют меньше боли и больше счастья".

Источник: https://phys.org/news/2023-10-scientist-decades-dont-free.ht...

Недавнее исследование , опубликованное в Nature Geoscience , использовали суперкомпьютерные климатические модели для изучения того, как образование суперконтинента, получившего название Пангея Ультима (также называемая Пангея Проксима), который сформируется через 250 миллионов лет, приведет к экстремальным температурам, делающим его непригодным для жизни, особенно млекопитающих.

Исследование было проведено международной группой во главе с Университетом Бристоля и потенциально может помочь ученым лучше понять, как климат Земли может измениться в отдаленном будущем в результате естественных процессов, в отличие от изменения климата.

По оценкам, температура Земли резко возрастет через 250 миллионов лет по двум причинам: усиление вулканизма в результате тектонической активности , сливающей все континенты воедино, и наше солнце, выделяющее больше энергии и тепла с возрастом. В то время как вулканы действуют как замедлители температуры , выделяя углекислый газ и естественным образом согревая планету, слишком сильный вулканизм приводит к образованию слишком большого количества углекислого газа , что приводит к резкому повышению температуры. Кроме того, как и млекопитающие, наше солнце также растет с возрастом, и по мере роста оно выделяет все больше тепла и энергии.

Источник: https://phys.org/news/2023-10-million-years-supercontinent-m...

Исследование, проведенное адъюнкт-профессором (ENHS) Эриком Вейерано, показало, что листья являются источником биогенных стойких свободных радикалов (BPFRs). Вейерано и выпускница ENHS, доктор философии Джонхен Ан, опубликовали свои результаты в Environmental Science & Technology Letters .

"Мы обнаружили, что как хвойные, так и широколиственные растения содержат значительное количество стойких свободных радикалов" - говорит он. "Это говорит о том, что огромное количество и постоянный запас опавших листьев является неучтенным источником стойких свободных радикалов, которые, будучи токсичными, могут оказывать негативное воздействие на здоровье при вдыхании или проглатывании".

Как специалист по изучению атмосферы и качества воздуха, Вейерано фокусируется на загрязнителях окружающей среды , особенно тех, которые потенциально могут переноситься по воздуху. Он специализируется на изучении и отслеживании экологически стойких свободных радикалов (EPFRs) — класса загрязняющих веществ, которые могут оставаться в окружающей среде часами или даже месяцами, иногда преодолевая большие расстояния и способны оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

В своей лаборатории в Центре нанонауки и экологических рисков SmartState в Южной Каролине Вейерано и его команда изучают EPFR, которые создаются в результате деятельности человека, такой как, например, производство и вождение автомобилей с бензиновым двигателем. Они также изучают природные или биогенные стойкие свободные радикалы (BPFR), включая образующиеся при лесных пожарах. С помощью этого последнего исследования опавшие листья могут быть добавлены к списку BPFRs.

Хотя EPFR и связанные с ними риски для окружающей среды / здоровья были широко изучены за десятилетия, прошедшие с момента их открытия в 1954 году, большинство исследований было сосредоточено на тех, которые образуются в результате горения и термических процессов. В ходе этого исследования Вейерано и его команда обратили свое внимание на природные материалы, пытаясь выяснить, могут ли BPFRs развиваться и стабилизироваться в листьях.

В дополнение к изучению различных типов растений, они также оценили наличие BPFRs в живых и гниющих листьях, а также их стойкость в течение нескольких циклов увлажнения и высыхания. Уровни BPFR не только сохранялись, но и повышались на протяжении всех циклов увлажнения/ высыхания.

"Поскольку 82 процента биомассы суши Земли составляют растения, присутствие BPFRS в листовой подстилке имеет значительные последствия", - говорит Вейерано. "Содержащиеся в листьях BPFRs не представляют угрозы для здоровья. Однако, когда опавшие листья в конечном итоге распадаются, BPFR могут впитываться, а затем рассеиваться, где они могут создавать потенциальную опасность для здоровья человека и окружающей среды ".

Отсюда: https://phys.org/news/2023-10-pile-leaf-litter-persistent-fr...

Возможно одно из самых поразительных научных открытий последних десятилетий заключается в том, что физика, по-видимому, точно настроена для жизни . Это означает, что для того, чтобы жизнь была возможной, определенные цифры в физике должны были находиться в определенном, очень узком диапазоне.

Одним из примеров тонкой настройки, который больше всего сбивал с толку физиков, является сила темной энергии , сила, которая приводит в действие ускоряющееся расширение Вселенной . Если бы это взаимодействие было чуть сильнее, материя не смогла бы слипаться. Никакие две частицы никогда бы не объединились, что означает отсутствие звезд, планет или какой-либо структурной сложности, а следовательно, и жизни.

Если бы эта сила была значительно слабее, она бы не противодействовала гравитации. Это означает, что вселенная снова схлопнулась бы сама по себе в течение первой доли секунды, что снова означает отсутствие звезд, планет или жизни. Чтобы обеспечить возможность существования жизни, сила темной энергии должна была быть, как каша Златовласки, "в самый раз". Это всего лишь один пример, и есть много других.

Самое популярное объяснение тонкой настройки физики состоит в том, что мы живем в одной вселенной среди мультивселенной . Если достаточное количество людей покупают лотерейные билеты, становится вероятным, что у кого-то будут правильные номера для выигрыша. Аналогично, если существует достаточное количество вселенных с разными номерами в их физике, становится вероятным, что какая-то вселенная будет иметь правильные номера для жизни.

Долгое время это казалось мне наиболее правдоподобным объяснением тонкой настройки. Однако эксперты в области математики вероятности определили вывод о точной настройке мультивселенной как пример ошибочного рассуждения - то, что я исследую в своей новой книге "Почему? Цель Вселенной" . В частности, обвинение заключается в том, что теоретики мультивселенной допускают так называемую ошибку обратного игрока .

Предположим, Бетти - единственный человек, играющий однажды вечером в местном зале для игры в бинго, и при невероятном везении все ее номера выпадают в первую минуту. Бетти думает про себя: "Ого, сегодня вечером в других залах бинго, должно быть, много людей играет в бинго!" Ее рассуждения таковы: если по всей стране играет много людей, то не так уж и невероятно, что кто-то назовет все свои номера в первую минуту.

Но это пример ошибки обратного игрока. Независимо от того, сколько людей играет или не играет в других залах бинго по всей стране, теория вероятности говорит, что вероятность того, что самой Бетти так же повезет, ничуть не выше.

Это как игра в кости. Если нам выпадает несколько шестерок подряд, мы ошибочно предполагаем, что у нас меньше шансов получить шестерки в следующих нескольких бросках. И если мы какое-то время не получаем ни одной шестерки, мы ошибочно предполагаем, что в прошлом их должно было быть много. Но на самом деле каждый бросок имеет точную и равную вероятность того, что один из шести получит определенное число.

Теоретики мультивселенной допускают ту же ошибку. Они думают: "Вау, как невероятно, что в нашей вселенной правильные цифры для жизни; должно быть много других вселенных с неправильными цифрами!" Но это похоже на ошибку Бетти, будто она может объяснить свою череду удач с точки зрения других людей, играющих в бинго.

На этом этапе теоретики мультивселенной вводят "антропный принцип" — поскольку мы существуем, мы не могли наблюдать вселенную, несовместимую с жизнью. Но это не означает, что таких других вселенных не существует.

Предположим, в задней части зала для игры в бинго прячется сумасшедший снайпер, который ждет, чтобы застрелить Бетти в тот момент, когда выпадет число, которого нет на ее карточке для игры в бинго. Теперь ситуация аналогична тонкой настройке реального мира: Бетти не могла наблюдать ничего, кроме правильных чисел для победы, точно так же, как мы не могли наблюдать вселенную с неправильными числами для жизни.

Тем не менее, Бетти была бы неправа, если бы сделала вывод, что многие люди играют в бинго. Аналогично, теоретики мультивселенной ошибаются, делая вывод о точной настройке на множество вселенных.

Но разве нет научных доказательств существования мультивселенной? И да, и нет. В своей книге я исследую связи между ошибочностью обратного игрока и научным обоснованием мультивселенной, чего, как ни странно, раньше не делалось.

Научная теория инфляции - идея о том, что ранняя вселенная сильно увеличилась в размерах, — поддерживает мультивселенную. Если инфляция может произойти один раз, то, скорее всего, она будет происходить в разных областях пространства, создавая вселенные сами по себе. Хотя это может дать нам предварительные доказательства существования какой-то мультивселенной, нет никаких доказательств того, что разные вселенные имеют разные цифры в своей локальной физике.

Существует более глубокая причина, по которой объяснение мультивселенной терпит неудачу. Вероятностные рассуждения руководствуются принципом, известным как требование полных доказательств , который обязывает нас работать с наиболее конкретными доказательствами, которые у нас есть.

С точки зрения точной настройки, наиболее конкретным доказательством, которым располагают люди, верящие в мультивселенную, является не просто то, что вселенная "а" точно настроена, но и то, что "эта" вселенная точно настроена. Если мы считаем, что константы нашей вселенной были сформированы вероятностными процессами — как предполагают объяснения мультивселенной , — то невероятно маловероятно, что эта конкретная вселенная, в отличие от какой-либо другой из миллионов, была бы точно настроена. Как только мы правильно формулируем доказательства, теория перестает их учитывать.

Общепринятая научная точка зрения заключается в том, что эти числа оставались неизменными с момента Большого взрыва. Если это верно, то мы стоим перед выбором. Либо это невероятная случайность, что в нашей вселенной оказались правильные цифры. Или цифры такие, какие они есть, потому что природа каким-то образом движима к развитию сложности и жизни с помощью какого-то невидимого, встроенного принципа.

На мой взгляд, первый вариант слишком невероятен, чтобы воспринимать его всерьез. В моей книге представлена теория второго варианта — космического предназначения — и обсуждаются его последствия для смысла и цели человека.

Это не то, чего мы ожидали от науки. Это немного похоже на то, как в 16 веке, когда мы впервые начали получать доказательства того, что мы не находимся в центре Вселенной. Многим было трудно смириться с тем, что картина реальности, к которой они привыкли, больше не объясняла полученные данные.

Я полагаю, что сейчас мы находимся в такой же ситуации с тонкой настройкой. Возможно, однажды мы удивимся, что так долго игнорировали то, что лежало у всех на виду — что Вселенная благоприятствует существованию жизни.

Взято здесь: https://phys.org/news/2023-11-physicists-assume-multiversebu...

Электроны движутся через проводящий материал, подобно пассажирам поездов в разгар часа пик. Заряженные частицы могут толкаться и сталкиваться друг с другом, но по большей части им нет дела до других электронов, поскольку они несутся вперед, каждый со своей собственной энергией.

Но когда электроны материала оказываются в ловушке вместе, они могут перейти в одно и то же энергетическое состояние и вести себя как единое целое. В физике это состояние известно как электронная "плоская полоса". Ученые предсказывают, что когда электроны находятся в таком состоянии, они могут начать ощущать квантовые эффекты других электронов и действовать скоординированными квантовыми способами. Тогда может проявиться экзотическое поведение, такое как сверхпроводимость и уникальные формы магнетизма.

Физики из Массачусетского технологического института успешно захватили электроны в чистый кристалл. Впервые ученым удалось создать плоскую электронную полосу в трехмерном материале. С помощью некоторых химических манипуляций исследователи также показали, что они могут превратить кристалл в сверхпроводник — материал, который проводит электричество с нулевым сопротивлением.

Атомная геометрия кристалла делает возможным состояние захваченных электронов. Синтезированный физиками кристалл имеет расположение атомов, напоминающее плетеные узоры в "кагоме", японском искусстве плетения корзин. В этой специфической геометрии исследователи обнаружили, что электроны были "заключены в клетку", а не прыгали между атомами и располагались в одной и той же энергетической полосе.

Подробнее: https://phys.org/news/2023-11-physicists-electrons-3d-crysta...