С самого начала я был поражен сходством между принципами действия нервной системы и цифровых вычислительных устройств. Я не собираюсь утверждать, что эта аналогия является полной и что мы исчерпаем все свойства нервной системы, уподобив ее цифровым вычислительным устройствам. Я хотел бы только подчеркнуть, что в некоторых отношениях поведение нервной системы очень близко к тому, что мы наблюдаем в вычислительных устройствах.
Нервная система, очевидно, представляет собой сложную сеть элементов, которые передают импульсы. Сущность этого процесса заключается в следующем: если импульс обладает достаточной силой, чтобы пройти от одного конца нервного волокна до другого, то его воздействие на дальний конец не зависит от его силы при условии, что он вообще доходит до конца. Таким образом, фактически по нервным волокнам происходит передача многочисленных «да» и «нет». Достигая конца нервного волокна, данный импульс вместе с остальными импульсами, достигшими этой точки, определяет, будет ли распространяться разряд по следующему нервному волокну. Другими словами, нервная система представляет собой логическую машину, в которой последующее решение принимается на основе учета ряда предыдущих. В основном именно так и происходят операции с различными элементами в вычислительной машине. Кроме этого основного сходства, существуют дополнительные совпадения, касающиеся таких явлений, как память, обучение и т. п.
Еще одна проблема из области медицины привлекла мое внимание в последние годы. Уолтер Кэннон, возвращаясь к теориям Клода Бернара[150], особенно настаивал на том, что здоровье и само существование живого организма зависят от так называемых гомеостатических процессов, т. е. процессов, помогающих поддержанию постоянства температуры, кровяного давления и многих других факторов, благодаря которым внутренняя среда достигает необходимой для жизни степени устойчивости. Это значит, что видимое равновесие жизни является активным равновесием, т. е. каждое отклонение от нормы вызывает противоположную реакцию того вида, который мы называем отрицательной обратной связью.
Таким образом, если организм функционирует неправильно, должны иметь место такие случаи, когда неправильность вызывается нарушением процесса обратных связей и когда математическое описание характера нарушения указывает на характер обратной связи и на природу нарушения. Вместе со своим товарищем Полем Ганом я применил этот подход к обсуждению истории лейкемии; мы получили серьезные доказательства того, что чрезмерный рост белых кровяных шариков связан с гомеостатическим процессом регулирования создания и разрушения кровяных клеток, который при этом заболевании не прекращается полностью, но осуществляется не на должном уровне. Я полагаю, что эта концепция нарушения гомеостатических процессов может оказаться полезной во многих областях медицины.
Раньше в медицине в значительной степени преобладала тенденция мыслить в терминах локализации. Особенно ярко эта тенденция проявилась во всех вопросах, касающихся мозга; были открыты и постулированы определенные функции почти для каждого участка головного мозга или поверхности больших полушарий. Однако тенденция перенесения основного ударения на локализацию привела к подчинению общих вопросов организации локальным явлениям.
Мне кажется, что наши исследования системы управления дают лучшую возможность проникнуть в тайны механизма, который объединяет эти местные явления в общий процесс, охватывающий весь мозг или, в сущности, все человеческое тело. Наличие этих общих процессов в здоровом организме должно быть совершенно очевидно, так как при патологических условиях они могут нарушаться вне зависимости от нарушений, затрагивающих отдельные органы. Существуют заболевания вроде лейкемии, при которых определенные процессы — образование белых кровяных шариков, например, — протекают, очевидно, беспорядочно. Однако даже при таких нарушениях жизнедеятельности имеются убедительные доказательства того, что нарушение заключается не столько в отсутствии внутреннего контроля за образованием и разрушением белых кровяных шариков, сколько в том, что этот контроль осуществляется в недостаточной степени.
Большинство научных работ, которые мы сделали вместе с Артуро во время моих многочисленных визитов в Мексику и его визитов в Соединенные Штаты, уже появилось в специальных журналах. За мной остается долг подробно рассказать о своих более поздних поездках. Я и Маргарет надеемся, что нам предстоит еще не раз побывать в Мексике — в связи с моей работой или просто ради того, чтобы насладиться жизнью в этой стране, которая оказала нам такое сердечное гостеприимство.
14. УЧЕНЫЕ ПЕРЕД ЛИЦОМ МОРАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ. АТОМНАЯ БОМБА. 1942—
Как-то раз во время второй мировой войны меня попросили приехать в Вашингтон, чтобы повидаться с Вениваром Бушем. Буш сказал, что со мной хочет встретиться Гарольд Юри из Колумбийского университета, интересующийся проблемой диффузии в связи с разделением изотопов урана. Мы тогда уже знали, что изотопы урана, очевидно, играют важную роль в образовании новых элементов, а быть может, и в создании атомной бомбы, — это следовало из результатов исследований, проводившихся еще до начала войны за пределами Соединенных Штатов.
Я поехал в Нью-Йорк, и наша беседа состоялась, но я не обладал никакими специальными знаниями в этой области и не мог оказать Юри той помощи, в которой он нуждался. К тому же работа над теорией прогнозирования отнимала у меня почти все время. Я чувствовал, что пока идет война, мое настоящее место здесь. Я нашел круг прикладных вопросов, в которых мои математические идеи могли оказаться весьма полезными, и мне казалось, что эту работу вряд ли кто-нибудь другой сделает так же хорошо, как я.
Вот почему я не проявил особого энтузиазма по поводу предложения Юри, хотя никак не выразил и активного нежелания сотрудничать с ним. Может быть, кто-то решил, что я недостаточно благонадежен для этой работы, может быть, отсутствие энтузиазма само по себе было признано веской причиной, чтобы отказаться от моих услуг, во всяком случае, больше я ничего не слышал об этом деле. Работа, о которой говорил со мной Юри, входила в Манхэттенский проект — широкий круг исследований ставивших своей целью создание атомной бомбы.
Позднее некоторые из знакомых мне молодых людей приняли участие в Манхеттенском проекте. Они разговаривали со мной и вообще со всеми с удивительной свободой. Я, во всяком случае, легко понял, что их работа состояла в том, чтобы решать длинные цепочки дифференциальных уравнений, с помощью которых они надеялись справиться с проблемой многократной диффузии. Задача разделения изотопов урана сводилась к осуществлению целого ряда последовательных процессов диффузии жидкостей, содержащих уран; на каждой стадии разделялось ничтожное количество двух изотопов, но в конце концов достигалось почти полное разделение. Без такой многократно повторяющейся диффузии невозможно отделить друг от друга два столь сходные по своим физическим и химическим свойствам вещества, как изотопы урана.
Я подозревал, тогда (и подозреваю до сих пор, хотя не знаю никаких подробностей), что единственным итогом большей части расчетов было выбрасывание на ветер изрядного количества денег. Мне, правда, говорили, что эффект, ради которого производились эти расчеты, был так ничтожно мал, что без соблюдения величайшей точности при вычислениях его вообще нельзя было обнаружить. Я, однако, не считал это объяснение убедительным, так как в тех случаях, когда последовательно применяется процесс, который на каждом этапе приводит к очень малым изменениям, наиболее удобной обычно оказывается замена системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих эти процессы, одним уравнением в частных производных. Иными словами, у меня были величайшие сомнения, не рассеявшиеся и поныне, в том, что при таком очень медленном и многократно повторяющемся процессе диффузии могут иметь какое-нибудь реальное значение явления, которые нельзя было бы объяснить, предполагая, что эта последовательность диффузии является не дискретной, а непрерывной.
Как бы то ни было, хотя я не имел никаких конкретных сведений о том, что скрывается за вывеской Манхэттенский проект, начиная с некоторого времени ни я, ни любой другой активно работающий ученый Америки не мог не знать, что подобный проект существует и интенсивно разрабатывается. Но даже тогда у нас не было ясного представления о том, что там делается. Мы боялись, что радиоактивные изотопы изготовляются главным образом ради использования в качестве ядов. При этом, естественно, возникали серьезные опасения, что мы можем очутиться в положении людей, создавших такое оружие, которое по моральным и политическим соображениям не должно быть использовано — именно так обстояло дело с немцами, не использовавшими ядовитые газы при нападениях на города. Но даже те из нас, которые подозревали, что в Манхэттенском проекте работают над созданием нового взрывчатого вещества, все равно не могли себе представить разрушительных возможностей атомной бомбы и тех моральных проблем, которые повлекло бы за собой ее использование. Что касается меня, то по крайней мере в одном я был уверен совершенно твердо — в том, что я счастлив, имея право чувствовать себя непричастным к ее созданию и будущему использованию.
В этом смысле моральные проблемы, связанные с войной, передо мной не вставали. Однако осенью 1944 года произошло несколько событий, которые оказали большое влияние на мою дальнейшую работу и на мой образ мыслей. Задумавшись над связью между быстродействующими вычислительными машинами и заводами-автоматами, я пришел к выводу, что, поскольку уже существуют вычислительные машины, основой работы которых является громадная быстрота выполнения отдельных операций и наличие программы, т. е. задание определенной последовательности операций, осуществляемое с помощью магнитной ленты или перфорационных карт, возникновение заводов-автоматов не за горами. У меня не было ни малейшей уверенности, что я не оказался в таком положении, когда мой первый моральный долг состоит в том, чтобы предать гласности материалы, которые могут оказаться опасными для общества.