Шимпанзе в человеческой семье и трубачи на паровозе: 10 странных научных экспериментов
1. Христофор Бёйс‑Баллот и трубачи на паровозе
В 1842 году австрийский физик Кристиан Доплер заявилD. D. Nolte. The Fall and Rise of the Doppler Effect / Physics Today, что частота и длина волн, а значит, и свойства света и звука могут меняться в зависимости от того, приближается или отдаляется их источник от нас. Сегодня мы знаем, что это действительно так, а феномен, названный «эффектом Доплера», работает для всех типов волновых излучений.
Однако в середине XIX столетия догадки Доплера нужно было ещё подтвердить. За дело взялся голландский метеоролог Христофор Бёйс‑Баллот в 1845 году.
Он нанял поезд с грузовой платформой, на которой разместил двух трубачей. Те попеременно должны были играли ноту «соль», чтобы звук не прерывался. Состав со скоростью 40 километров в час проезжал мимо станции между Утрехтом и Амстердамом, где его ждали наблюдатели с отличным музыкальным слухом. Им нужно было определить, какие ноты они услышали.
После проведения этого необычного эксперимента стало понятно, что Доплер был прав. Звук казался более высоким, когда паровоз подъезжал к станции, и понижался, когда состав отдалялся от неё. Условно говоря, вместо постоянно звучащей «соль» наблюдатели слышали «ля — соль — фа».
2. Уолтер Рид и заразные москиты
Один из способов передачи жёлтой лихорадки — это укусы комаров. Но в конце XIX века считалиE. A. Underwood. Walter Reed / Britannica, что болезнь распространяется иначе — через вещи, которыми пользовались заражённые.
Однако гипотеза о причастности насекомых существовала. Чтобы доказать её, американские военные врачи под предводительством хирурга Уолтера Рида сталиE. Chaves‑Carballo. Clara Maass, Yellow Fever and Human Experimentation / Military Medicine намеренно «кормить» москитов. Они брали комаров, пивших кровь больных людей, и позволяли им кусать здоровых добровольцев, которым обещали выплатить по 100 долларов.
Все подопытные подписывали информированное согласие на участие в опасном эксперименте. Это был один из первых таких случаев в истории.
Доказать гипотезу удалось, но ценой человеческих жизней — погибли трое добровольцев. В итоге опыты были прекращены. Тем не менее знание о том, как передаётся жёлтая лихорадка, позволило в 1901 году за три месяца покончить с распространением этой болезни на Кубе.
3. Рональд Фишер и чашки чая
В начале 1920‑х годов на экспериментальной станции неподалёку от Лондона возникP. E. Pfeifer. The Lady Tasting Tea / Darden Case весьма необычный и типично британский спор: что правильнее — наливать молоко в чай или чай в молоко?
Одна из сотрудниц, Мюриэль Бристоль, утверждала, что может по вкусу определить, как заварен напиток. Поэтому ботаники Рональд Фишер и Уильям Роуч решили провести соответствующий эксперимент. В соседней комнате они разными способами приготовили несколько чашек чая и принесли на пробу леди Бристоль.
Мюриэль подтвердила, что она действительно ощущает разницу между напитками, верно угадав достаточное количество чашек.
Несмотря на сомнительную практическую пользу и факт, что результаты эксперимента не были зафиксированы, опыт заставил Фишера задуматься. Он стал рассуждать, сколько потребуется попыток, чтобы результаты подобных экспериментов можно было считать достоверными. Так учёный создалR. A. Fisher. Mathematics of a Lady Tasting Tea / The World of Mathematics тест, позволяющий свести к минимуму случайность в экспериментах с небольшим количеством данных. Например, в случае с опытом «леди, пробующая чай» Фишер предложил использовать восемь чашек.
4. Уинторп Келлог и попытки сделать обезьяну человеком
В 1931 году психолог Уинторп Келлог решил найти ответ на давно волновавший его вопрос: если животные способны воспитать человека как своего, может быть, и ему с женой удастся очеловечить обезьяну?
Келлог верил, что цивилизованность в первую очередь зависит от воспитания. Стремясь доказать это, он взялR. Nuwer. This Guy Simultaneously Raised a Chimp and a Baby in Exactly the Same Way To See What Would Happen / Smithsonian Magazine семимесячную самку шимпанзе по кличке Гуа к себе в семью и стал растить её на равных с десятимесячным сыном Дональдом. «Дети» играли, гуляли и ели вместе, а родители сравнивали их способности.
Гуа даже удалосьJ. R. Harris. The Nurture Assumption: Why Children Turn Out the Way They Do достичь определённых успехов: она часто ходила на двух ногах, научилась есть ложкой. Шимпанзе лучше ребёнка справлялась с задачами на сообразительность: например, доставала печенье с помощью стула. Зато Дональд быстрее освоил карандаш и бумагу.
Однако после девяти месяцев эксперимента Келлог резко прервал его и сдал Гуа обратно в питомник. Шимпанзе, несмотря на все усилия психолога и его жены, не становилась человеком. Более того, родители стали переживать за сына: он знал всего три слова и подражал обезьяньим звукам.
В общем, дорога к цивилизованности оказалось намного сложнее, чем противоположный путь к дикости. Тем не менее опыт не был совершенно бесполезным. Он наглядно показал, насколько большие ограничения налагает на развитие личности наследственность.
5. Натаниэл Клейтман, Брюс Ричардсон и 28‑часовые сутки
В 1930‑е годы учёные ещё не знали, есть ли у человека внутренние биологические часы или 24‑часовые сутки — это всего лишь привычка и организм можно переключить на любой другой ритм.
Чтобы проверить это, в 1938 году профессор Натаниэл Клейтман и его ассистент Брюс Ричардсон решилиScience: Cave Men / TIME найти место, где на них не будет влиять смена дня и ночи. Таким убежищем оказалась Мамонтова пещера в Кентукки. Здесь экспериментаторы решили опробовать 28‑часовые сутки.
Время распределилиN. Kleitman. Sleep and Wakefulness так: девять часов на сон, ещё девять на личные нужды и 10 — на работу. Ричардсон, который был младше профессора на 20 лет, смог адаптироваться к такому графику после недели пребывания в пещере. Клейтман же за 32 дня к 28‑часовым суткам так и не привык.
Эксперимент не дал конкретных результатов. Клейтман продолжил свои изыскания — например, провёл 180 часов без сна. Изменения, происходящие в течение суток в организме человека, учёные обнаружилиS. Daan, E. Gwinner. Jürgen Aschoff (1913–98) / Nature только в конце 1950‑х годов. Тогда стало понятно, что у человека всё-таки есть внутренние часы — циркадные ритмы.
6. Мишель Сифр и биологические часы
Похожий эксперимент в 1960‑е годы поставил над собой 23‑летний французский геолог Мишель Сифр. Но он не пытался поменять свой режим, а решил понаблюдатьL. Spinney. This man spent months alone underground – and it warped his mind / New Scientist, сможет ли его сохранить.
Он в одиночку погрузилсяM. Siffre. Hors Du Temps в большой подземный ледник и провёл два месяца на глубине 130 метров, спасаясь от холода в палатке. Часы с собой он при этом не взял.
По условиям эксперимента Сифр звонилMichel Siffre et son horloge de chair / Le Monde по проводному телефону на поверхность каждый раз, когда просыпался, ложился спать и принимал пищу. Также он с помощью специального оборудования исследовал свой пульс и циклы сна.
Счёт дням Сифр потерял. Ему казалось, что он провёл в заточении на 25 суток больше, чем было на самом деле. Несмотря на это, просыпался исследователь примерно в одно и то же время. Эксперимент показал, что внутренние биологические часы человека довольно точны и работают даже в условиях изоляции.
Сифр и его единомышленники, кстати, впоследствии не раз повторялиL. Zuccarelli , L. Galasso, R. Turner et al. Human Physiology During Exposure to the Cave Environment: A Systematic Review With Implications for Aerospace Medicine / Frontiers in Physiology подобные эксперименты, проводя в пещерной изоляции до полугода и изучая её влияние на человека. В некоторых из них привычный нам поверхностный 24‑часовой цикл менялся на 48‑часовой.
7. Хосе Дельгадо и радиоуправляемый бык
Испанский нейробиолог Хосе Дельгадо верил в науку о мозге и был очень смелым человеком. Чтобы доказать, что стимуляция определённых областей мозга может влиять на поведение, учёный вышел на арену для боя быков.
Разъярённое, весящее четверть тонны животное по кличке Лусеро бросалосьT. C. Marzullo. The Missing Manuscript of Dr. Jose Delgado’s Radio Controlled Bulls / Journal of Undergraduate Neuroscience Education на Дельгадо, но стоило исследователю нажать на кнопку, и бык останавливался в нескольких метрах от него.
Всё дело в том, что в череп Лусеро были встроены электроды на радиоуправлении, которые стимулировали мозг в области первичной моторной коры, базальных ядер и таламуса. Нажимая на кнопку, Дельгадо буквально «отключал» агрессию быка. Как уверял сам учёный, боли животное при этом не ощущало.
Самое же поразительное во всём этом то, что эксперимент состоялся в далёком 1964 году. Даже сегодня контроль поведения на расстоянии кажется фантастикой, тем более невероятным это было в 1960‑е годы, когда у учёных даже не было толковых карт мозга.
Подобные опыты были весьма эффектными, они напугали J. Horgan. Tribute to Jose Delgado, Legendary and Slightly Scary Pioneer of Mind Control / Scientific American общественность возможностью контролировать разум. Например, с помощью стимуляции можно было провоцировать сексуальное возбуждение или общительность. Работы в этой области свернули, и только сейчас учёные вновь пробуют в ней свои силы.
8. Борис Моруков и люди, которые провели в постели больше года
Моделировать влияние невесомости на тело человека очень важно для того, чтобы понимать, что произойдёт с организмом космонавтов во время длительного пребывания на орбите.
Один из самых простых способов — уложить человека на кровать так, чтобы ноги были чуть выше головы: под углом шесть градусов. Из‑за такого положения жидкости нашего тела приливаютH. R. Smith. Lying Around / NASA к голове; это же происходит и во время космического полёта. Лежать приходится долго. Например, NASA запускалоH. R. Smith. Lying Around / NASA исследования, которые должны были длиться 90 дней, а в России проводилисьЮ. А. Коряк. Влияние пассивного растяжения трёхглавой мышцы голени у человека на её механические свойства в условиях 60‑суточной антиортостатической гипокинезии / Фундаментальные исследования 60‑дневные испытания.
Вставать в это время было нельзя: мыться, есть, читать, смотреть телевизор и ходить в туалет приходилось лёжа.
Но все эти эксперименты не идут ни в какое сравнение с опытом, поставленным под руководством врача Бориса Морукова в 1986–1987 годах. Тогда 10 здоровых добровольцев пролежалиЕ. Э. Сигалева, Э. И. Манцев, Ю. И. Воронков и др. Ретроспективный анализ клинико‑физиологической адаптации организма человека к условиям 370‑суточной антиортостатической гипокинезии / Авиакосмическая и экологическая медицина в постели 370(!) дней.
Кому‑то такой эксперимент может показаться мечтой бездельника, но не всё так радужно. Во‑первых, лежать не вставая не так уж непросто психологически: может развиться острый стресс. Во‑вторых, это вредно для здоровья. Из‑за отсутствия физической нагрузки атрофируются мышцы, образуются тромбы, может нарушаться сердечный ритм.
Тем не менее благодаря «постельным» экспериментам удалось улучшить критерии отбора космонавтов и совершить рекордные по длительности полёты на орбиту.
9. Американские учёные и искусственная биосфера
В 1985 году несколько американских энтузиастов объединилисьK. Cornelius. Biosphere 2: The Once Infamous Live‑In Terrarium Is Transforming Climate Research / Scientific American с амбициозной целью — воссоздать биосферу Земли. В результате в аризонской пустыне Сонора был воздвигнут огромный комплекс из бетона, стали и стекла площадью 1,3 гектара, куда свозили растения и животных со всей планеты.
Масштабный проект получил громкое название — «Биосфера‑2» (имя «Биосфера‑1» было уже занято). Предполагалось, что это будет первая самодостаточная биосфера после земной.
Комплекс «Биосфера-2» в 2011 году. Фото: Johndedios / Wikimedia Commons
Внутри «Биосферы-2». Биом «Тропический лес». Фото: Jesuiseduardo / Wikimedia Commons
Внутри «Биосферы-2». Между биомами «Саванна» и «Океан». Фото: Colin Marquardt / Wikimedia Commons
Здесь состоялсяK. Cornelius. Biosphere 2: The Once Infamous Live‑In Terrarium Is Transforming Climate Research / Scientific American эксперимент, целью которого было изучить, возможно ли создать искусственную биосферу для длительных космических полётов или на время природных или антропогенных катаклизмов.
В комплексе на протяжении двух лет в условиях полной изоляции жили восемь человек — бионавтов. Всё, что необходимо для жизни, им должна была давать «Биосфера‑2». Кислород — находящиеся внутри растения; питьевую воду — искусственно созданный «океан» и «реки»; пищу — внутренний огород и плоды растений.
В сентябре 1991 года бионавты «закрылись» внутри комплекса. И почти сразу начались проблемы. Погода внутри «Биосферы‑2» оказалась не такой, как ожидали исследователи, — слишком облачной. Из‑за этого растения недополучали солнечный свет и производили меньше кислорода.
Внутренний огород дал меньшеS. E. Silverstone, M. Nelson. Food production and nutrition in Biosphere 2: Results from the first mission September 1991 to September 1993 / Advances in Space Research урожая, чем рассчитывалось. Бионавты стали голодать и задыхаться. В итоге пришлось добавлять кислород и пищу извне. Только благодаря этому участники смогли провести внутри два положенных года. Кроме того, они ещё и переругалисьS. Rose. Eight go mad in Arizona: how a lockdown experiment went horribly wrong / The Guardian между собой.
Экосистема тоже дала сбой: многие виды животных и растений, включая опылителей, вымерли, зато расплодились тараканы и муравьи. Этих проблем частично удалосьB. D. V. Marino, T. R. Mahato, J. W. Druitt et al. The agricultural biome of Biosphere 2: Structure, composition and function / Ecological Engineering избежать в повторном эксперименте 1994 года, но инвесторы ушли из проекта.
10. Венгерские учёные и попытки подружить робособак с настоящими
В 2003 году исследователи из Будапешта решилиE. Kubinyi, Á, Miklósi, F. Kaplan et al. Social behaviour of dogs encountering AIBO, an animal‑like robot in a neutral and in a feeding situation / Behavioural Processes проверить, могут ли животные отличить робопса AIBO от своих живых собратьев. Эксперимент проходил на базе Sony — производителя AIBO — во Франции.
Экспериментаторы следили за реакцией псов на радиоуправляемую машинку, простого AIBO, AIBO, обёрнутого в похожий на шерсть материал с запахом двухмесячного щенка. Учёные моделировали две ситуации: встреча в нейтральной обстановке и во время кормления.
Как показал эксперимент, реакция зависела от возраста каждой конкретной собаки и обстоятельств встречи. Например, «пушистый» AIBO большего всего напоминал животным настоящего пса. Особенно же бурно собаки реагировали, когда AIBO пытался стащить еду.
Однако в целом учёные пришли к выводу, что звери вполне могут отличить настоящего пса от робота.
