Шнёллер объясняет: чтобы понять, как работает эхолокация у китообразных, нужно сначала разобраться в принципах работы гидролокатора (сонара).
Простейшая система гидролокации состоит из аудиоколонки и гидрофона (подводного микрофона). Она выдает акустический импульс. Импульс проходит сквозь воду, пока не натыкается на преграду, после чего эхом отражается назад. Гидрофон записывает эхо, а процессор подсчитывает, сколько времени потребовалось отраженному сигналу, чтобы вернуться. Такой сонар может определить, на каком расстоянии находится объект и в каком направлении он перемещается, и ничего другого.
Более сложные системы гидролокации состоят из десятков гидрофонов, распределенных по широкой зоне. После выдачи акустического импульса отраженное эхо достигает каждого микрофона за немного различающееся время. С помощью этой дополнительной информации сонар может определять не только расстояние до объекта, но и его форму и глубину. Так воссоздается его приблизительный облик.
Дельфины и некоторые киты обладают тысячами, даже десятками тысяч подобных эхоулавливающих «гидрофонов». Китообразное издает щелчки (свою версию сонарного звукового импульса), а информацию об эхе получает с помощью жировой подушки, которая располагается у него под нижней челюстью и называется акустической линзой или мелоном. Мелон предоставляет тысячи единиц информации (в отличие от человеческих ушей). Китообразные, обработав ее, могут оценить местоположение, форму, глубину, внутреннее содержание и внешний вид окружающих объектов и живых существ.
Дельфины способны распознавать форму, местоположение и размеры крупных объектов на расстоянии до 10 километров. Их эхолокация настолько мощна и чувствительна, что может проникать в песок более чем на 30 сантиметров и даже позволяет «видеть» то, что находится под кожей: дельфины «заглядывают» в легкие, желудки и мозг окружающих животных. Ученые полагают, что с помощью эхолокации дельфины воссоздают некий эквивалент высококачественного изображения находящихся поблизости объектов, причем не только снаружи, но и изнутри. В сущности, они, как и другие китообразные, обладают рентгеновским зрением[28].
Эхолокация у китообразных не просто примечательная особенность – она необходима им для выживания. 90 % океана погружено в непроницаемый мрак, и даже в приповерхностных слоях по ночам темно. Приспосабливаясь к темноте, одни животные в ходе эволюции развили сверхчувствительные глаза, другие – способность излучать собственный свет за счет биолюминесценции. Скаты и акулы используют электро- и магниторецепцию. Китообразные же в процессе эволюции приобрели замечательную способность к эхолокации.
Эхолокацией наделены не только обитатели подводного мира. Летучие мыши пользуются ею вот уже 50 миллионов лет, что позволяет им превосходно существовать в полной темноте. Сотни, а может, и тысячи лет к эхолокации прибегают и люди.
В середине XVIII в. французский философ Дени Дидро описывал случаи так называемой зрячей слепоты. Почти век спустя, в 1820-е гг., слепой английский путешественник по имени Джеймс Холман разъезжал по миру, ориентируясь, как считается, с помощью эхолокации, способность к которой он развил у себя самостоятельно. Холмана и других людей, утверждавших, что они обладают эхолокацией, воспринимали скептически. Большинство исследователей считали, что слепцы используют так называемое лицевое зрение, то есть обнаруживают присутствие объекта за счет ощущения усиливающегося давления на лицо при приближении к нему. Кто-то полагал, что они сохраняют остаточное зрение. В 1941 г. психолог Карл Далленбах, работавший в Корнеллском университете, провел ряд экспериментов, чтобы разобраться в этой проблеме.
Для исследования он собрал группу слепых. Им было велено идти по направлению к стене. Они должны были поднять левую руку, когда почувствуют перед собой эту стену, и правую – когда поймут, что вот-вот налетят на нее. Слепые участники эксперимента чувствовали перед собой стену на расстоянии нескольких метров; они останавливались в нескольких сантиметрах от нее, чтобы избежать столкновения. Затем Далленбах повторил эксперимент с группой зрячих людей. Зрячие чувствовали наличие стены почти так же точно, как слепые.
Потом Далленбах предложил испытуемым пройти по ковровой дорожке, на которой его ассистент разложил загораживающие проход доски, причем интервалы между досками были нерегулярными. Примерно с тридцатой попытки зрячие испытуемые с завязанными глазами научались определять местонахождение досок так же точно, как незрячие. Далленбах проверил гипотезу о «лицевом зрении», надев участникам эксперимента на головы войлочные капюшоны (они минимизировали любое ощущение давления, которое испытуемые могли бы уловить из окружающей обстановки). Участники в капюшонах чувствовали перед собой доски и стену с той же точностью, с какой это делали испытуемые без капюшонов. Далленбах справедливо заключил, что люди не используют «лицевое» зрение. Просто у нас тоже есть шестое чувство – эхолокация.
Через несколько недель после того, как Шнёллер познакомил меня с фантастической концепцией эхолокации, я иду по улице одного из пригородов Лос-Анджелеса с Брайаном Бушвеем. Бушвей – «человек-эхолокатор», причем один из самых одаренных. Когда мы идем к ресторану, который Бушвей выбрал, чтобы пообедать, он издает ртом короткий резкий щелчок, а затем указывает на пустынную подъездную дорожку справа от нас, припаркованный слева фургон и ряды разросшихся кустов на ближайшем углу. Он щелкает в другую сторону и говорит, что дом, мимо которого мы только что прошли, маленький и покрыт штукатуркой, а вот у того, что через улицу, большие эркерные окна. Газон перед многоквартирным комплексом, к которому мы приближаемся, срочно требует ухода. Бушвей доходит до конца тротуара, останавливается на мгновенье, а потом ведет меня по обочине мимо двух припаркованных автомобилей на другую сторону улицы. Мы поворачиваем направо, он снова щелкает, а потом проводит меня через битком набитую парковку. Говорит мне, что кубинский ресторан, в который мы направляемся, находится здесь. Я вхожу следом за ним в многолюдный зал. Официант провожает нас к столику в углу и протягивает меню. Бушвей не глядя кладет меню на стол и просит меня сделать для него заказ. Он не может прочесть меню – он его даже не видит. Он слеп.
Я узнал про Бушвея из видео на YouTube, посмотрев ролик о том, как он несется по грунтовой дороге на горном велосипеде, ловко объезжая ветки, кусты и валуны, а затем катит вниз по крутой лестнице. Потом он бегом пересекал реку и десятиметровый грязевой участок. На другом видео он шел по парку, подходил к дереву и забирался на него.
Бушвей, обладатель мускулистой фигуры и копны кудрявых волос, рассказывает мне, как в четырнадцать лет начал терять зрение. Однажды у него не получилось разобрать, что написано на классной доске. Через несколько недель, играя в хоккей, он не смог найти шайбу. Ему стало трудно узнавать друзей. Новые контактные линзы не помогали. Как-то утром он проснулся и не увидел ничего, кроме ослепительной белизны. Мать срочно отвезла его в больницу. Доктор расширил ему зрачки и погасил свет, чтобы провести обычное обследование.
– Свет так больше никогда и не появился, – говорит Бушвей, беря салфетку со стола и раскладывая ее у себя на коленях. – Помню, как потом мы с мамой вышли из кабинета, и я спросил: «А солнце светит?»
Да, оно светило, но впервые в жизни Бушвей не мог его видеть. Он не увидит больше ничего.
Бушвей страдал атрофией зрительного нерва – редким заболеванием, при котором разрушаются зрительные нервы обоих глаз. Вернувшись домой после визита к врачу, он несколько месяцев испытывал ощущение беспомощности. Доктора порекомендовали ему сделать биопсию зрительного нерва, чтобы проверить, не является ли его заболевание генетическим. Ему обрили голову, вырезали кусочек черепной кости, отодвинули мозг в сторону и отсекли кусочек зрительного нерва. После этой операции на мозге Бушвея образовалась рубцовая ткань. У него начались судорожные припадки. Ему назначили противоэпилептические препараты, от которых сильно кружилась голова, а тело постоянно сотрясал тремор. «Мне было трудно передвигаться, – вспоминает он. – Я просто сидел на диване и слушал радио или аудиокниги». Самым долгожданным моментом дня для него стала поездка с матерью в фастфудный ресторан, выбор блюд, возвращение домой и обед.
Через несколько месяцев Бушвей вернулся в школу. Раньше он ценил свою независимость и вел активный образ жизни. Теперь он не мог передвигаться по кампусу без помощи взрослых. Он больше не мог заниматься спортом, самостоятельно ходить и поддерживать отношения с друзьями. Он чувствовал себя изгоем, оставшимся в полном одиночестве. Его ужасала мысль о том, что он проведет таким образом всю оставшуюся жизнь.
Спустя несколько недель, стоя в школьном дворе, Бушвей внезапно ощутил, что перед ним что-то есть. Это была колонна. Потом он почувствовал, что рядом с ней есть еще несколько колонн. «Я к ним не прикасался, – говорит он. – Я стоял в полутора метрах, но, клянусь, я мог их видеть. Я мог их сосчитать – это было как шестое чувство, прямо какая-то магическая способность».
Вскоре Бушвей снова начал кататься на своем скейтборде, забрасывать мяч в кольцо и носиться на роликах. Он вступил в команду маунтинбайкеров и стал гонять по местным трассам. Его зрение не восстановилось; повреждение глазного нерва оказалось необратимым. Но зато у него появилось другое чувство, позволяющее ему «видеть», невзирая на слепоту. Благодаря этому чувству Бушвей мог распознать автомобиль, припаркованный на расстоянии нескольких десятков метров, оценить толщину ствола дерева, растущего через дорогу, и отличить лежащий на другом конце стола кубик Рубика от теннисного мяча.
Отточить эти навыки ему помог человек по имени Дэниел Киш, незрячий эксперт по эхолокации. Бушвей познакомился с ним на обеде для слепых студентов через несколько недель после того, как впервые ощутил перед собой колонны в школьном дворе. Киш, потерявший зрение в возрасте