Знание-сила, 2008 №1 (967)

Есть и другие сценарии появления Большой Вселенной (теории Уилера, Линде и других). Упомянем лишь о еще одном — том, из которого исходил в своей «безумной» идее Ли Смолин. Если помните, по принятому им сценарию все эти разные «бэби-вселенные» образуются внутри «черных дыр», родившихся внутри неких «материнских» вселенных.

Дело в том — теперь можно раскрыть «секрет», — что Смолин на самом деле выдвинул свою «безумную» идею не просто так, в приступе праздномыслия, — он тоже искал ответ на тот самый вопрос, который мы только что обсуждали: как могло получиться, что параметры нашей Вселенной столь точно подогнаны под возникновение жизни? И вот его ответ. Прежде всего, возникновение жизни требует наличия во вселенной звезд, в недрах которых может образовываться углерод. Эти звезды должны затем взорваться, чтобы выбросить свой углерод в космос, где он попадет, в конце концов, на планеты, эту единственно возможную колыбель жизни. Но для того, чтобы взорваться, эти звезды должны быть очень массивными (это делает их неустойчивыми), а массивные звезды, взрываясь, становятся сверхновыми и порождают «черные дыры». Сопоставляя начало и конец этой логической цепочки, мы приходим к выводу, что вселенная, в которой образуется много черных дыр, должна одновременно иметь такие параметры, чтобы в ней могло быть много сверхновых звезд, а стало быть — много углерода, а стало быть — высокая вероятность возникновения жизни.

Но если, как предположил Смолин, свойства «вселенной-мамы» передаются по наследству «вселенным- бэби», то вселенные, произошедшие от нашей, должны унаследовать также два главных отличительных свойства нашей Вселенной — высокую вероятность возникновения жизни и большое количество «черных дыр». Второе свойство, как мы уже говорили, постепенно обеспечит детям нашей Вселенной подавляющее преобладание в Большой Вселенной, а первое свойство приведет к тому, что в Большой Вселенной появятся огромные шансы, что любая случайно выбранная отдельная вселенная окажется пригодной для жизни. Что и требовалось объяснить. Это такое понятное и приятное объяснение, что известие, будто Виленкин его опроверг, вызывает даже некоторое огорчение. Но что поделать — Виленкин действительно нашел в сценарии Смолина «дырку».

В самом деле, он напомнил Смолину, что основную массу «черных дыр» в нашей Вселенной составляют небольшие «мини-дыры» и что в них тоже могут рождаться «бэби-вселенные», а потом показал (математически), что вселенные с чуть более высокими, чем в нашей, значениями фундаментальных постоянных (не допускающими появление жизни), способны рождать гораздо больше таких мини-дыр, чем наша. А если так, то заполнят Большую Вселенную именно эти вселенные, а не подобия нашей, и тогда вероятность найти вселенную, пригодную для жизни, окажется невероятно малой, и снова нужно будет искать объяснение, как же это нам так повезло.

Сообщают, что Ли Смолин не согласился с проигрышем пари и опубликовал статью, в которой выдвинул возражения против статьи Виленкина. Но мы уже не станем следовать за ними в глубины их спора.

Антон Арутюнов

Споры о значении сна вспыхнули с новой силой. Одни ученые видят его назначение исключительно в том, чтобы дать отдых уставшим за день нейронам, другие понимают его намного шире — как средство укрепления памяти и улучшения определенных способностей.

Первые указания на то, что сон имеет какую-то связь с запоминанием, дали опыты американских ученых Макнафтона и Вильсона. Они регистрировали активность так называемых «пространственных клеток» в мозгу у крыс. Эти клетки специализируются на запоминании посещенных животным мест. Когда крыса в ходе опыта проходит по лабиринту, в ее мозгу вспыхивает вполне определенная последовательность таких клеток. В другом лабиринте она будет другая. Опыт Макнафтона-Вильсона показал, что после прохождения определенного лабиринта мозг спящей крысы снова повторяет ту же последовательность вспышек, как будто воспроизводит реальное прохождение, чтобы лучше его запомнить.

Бельгийский ученый Маке повторил этот опыт на людях, только вместо прохождения реальных лабиринтов его подопытные проходили по улицам незнакомого города на экране компьютера. Во сне у них повторялись те же волны мозговой активности, что при работе на экране. Более того — чем больше была интенсивность этих волн, тем лучше они на следующий день проходили по тем же улицам, как будто лучше их запомнили. Развивая этот опыт, немецкий нейролог Борн решил попытаться искусственно активизировать такое «запоминание во сне». Его опыт чем-то напоминал знаменитую начальную сцену из романов Пруста «В поисках утраченного времени». Там автор разом вспомнил все свое прошлое по вкусу размоченного бисквита, который ему давали в детстве. У Борна роль бисквита играл запах роз. Этот запах сопровождал выполнение подопытными определенного эксперимента на запоминание. Вечером, когда они погружались в сон, их комнаты снова наполнял запах роз, чтобы рефлекторно возбудить в их мозгу воспоминание об этом эксперименте. И действительно, приборы показали, что в их мозгу появляются соответствующие волны, а после пробуждения они заметно лучше выполняли то же задание, чем те, кто этого запаха ночью не получал или получал утром.

Что особенно интересно, запоминание не улучшалось и у тех подопытных, которые хоть и получали запах роз во сне, но только во время так называемой «фазы быстрого сна», во время которого наблюдается быстрое движение глазных яблок, хотя все важнейшие мышцы тела как бы парализованы. Эта фаза длится примерно 10-20 минут, чередуясь с этапами «медленного сна», которые длятся по 90-120 минут каждая. Такие чередования фаз повторяются за ночь до 4-5 раз, и самые запоминающиеся сны снятся людям обычно на последних этапах быстрого сна.

Так вот, с запоминанием, как оказалось, связан только медленный сон, во время которого по мозгу каждую секунду прокатываются медленные волны электрической активности. То же самое, кстати, наблюдалось и в опытах Макнафтона — Вильсона и Маке. И это соответствует тем представлениям о процессе запоминания, которые сложились в науке. Согласно этим представлениям, сигналы о внешних событиях сначала приходят в ту часть мозга, которая именуется гиппокампом, и здесь кодируются каким-то специальным образом, превращаясь в оперативные воспоминания. Тут они хранятся несколько дней или часов, после чего отправляются «в память», то есть на длительное хранение в кору головного мозга — неокортекс (не случайно люди с поврежденным гиппокампом помнят прежние события, до повреждения, но теряют способность запоминать новые). И вот недавние опыты показали, что когда в гиппокампе спящей крысы во время медленного сна проходят волны, воспроизводящие ее активность во время прохождения лабиринта, точно такие же волны проходят и по неокортексу, по той его части, где расположен зрительный центр, как будто в это время в мозгу крысы действительно укрепляется память о ее дневных действиях.