Уже посмотрели новый фильм Джеймса Кэмерона? Мы — да! И у нас возник вопрос: может ли фантастически красивый и разнообразный мир планеты Пандора быть реальным с точки зрения физики, биологии и когнитивных наук? Чтобы найти ответы, нам потребовалась помощь сразу всех научных консультантов Политехнического музея — Анастасии Решетняк, Майи Коршуновой, Ольги Возяковой, Анны Мадни, Юлии Шайхутдиновой, Дмитрия Мамонтова, Василия Панюшкина и Алексея Бутырина. Подробный разбор фильма «Аватар: путь воды» — в нашем материале.
Уникальность Пандоры: что заставляет скалы парить в воздухе
По сюжету фильма планета, населённая удивительными существами, также богата удивительным по своим свойствам веществом — анобтанием (unobtanium, можно перевести как «недостаний»). Само название намекает на то, что этот несуществующий в нашем мире материал обладает некоторыми недостижимыми свойствами. Анобтаний — это сверхпроводник, то есть вещество, которое может иметь нулевое электрическое сопротивление, а значит, обладает бессчётным числом применений в науке и технике. Что ещё важнее, в отличие от известных нам сегодня веществ, он обладает сверхпроводимостью при нормальных условиях, то есть при сравнительно высокой температуре и сравнительно низком давлении. Можно сказать, что такой сверхпроводник — это «философский камень» современной науки.
Именно сверхпроводимостью режиссёр объясняет явление левитации скал: по его задумке, они богаты анобтанием. Магнитные поля имеют свойство отталкиваться от веществ такого типа: ток сверхпроводящих электронов на их поверхности экранирует магнитное поле и не даёт ему проникать внутрь вещества. Это явление называется эффектом Мейснера. Он в разной степени проявляется в разных веществах: в сверхпроводниках второго рода (к которым, судя по всему, относится анобтаний) часть внешнего магнитного поля может проникать внутрь, в результате чего скалы оказываются как бы «насаженными» на силовые линии магнитного поля и фиксируются на месте. В земных условиях тоже можно наблюдать магнитную левитацию сверхпроводников, только для этого нужно охлаждать их как минимум жидким азотом.
Причину, по которой крупные осколки породы отделились от основной массы, стоит искать вне самой планеты. По замыслу режиссёра, Пандора — спутник большого газового гиганта. Как и Луна на Земле, он создаёт приливные силы, только намного большей величины. Это и вызывает расколы горных пород. С другой стороны, в таком случае на Пандоре должны были бы наблюдаться очень высокие приливы, сильные ветра и повышенная вулканическая активность, но в фильме ничего об этом не говорится.
Неправдоподобным в левитации скал на Пандоре выглядит и то, что для удержания в воздухе столь массивных объектов потребовалось бы очень мощное магнитное поле. Вызываемые им эффекты намного превосходили бы те, что показаны в фильме (там у транспортных средств лишь выходят из строя приборы). Скорее всего, металлические конструкции оказались бы раздавлены столь мощной магнитной аномалией.
Можно предположить, что скалы на самом деле не такие массивные, как кажется. Возможно, внутри у них есть большие полости, наполненные газом. Возможно, горные породы в их составе имеют меньшую плотность, чем привычные нам. К тому же гравитация Пандоры чуть ниже земной — этот факт отчасти объясняет и высокий рост местного народа, и огромную высоту деревьев.
Что касается атмосферы, то, по словам создателей фильма, помимо привычных нам азота и кислорода, в ней присутствуют также аммиак, метан, синильная кислота и много углекислого газа. Такой состав атмосферы ядовит для человека, поэтому нужно использовать средства защиты дыхания. Но концентрация кислорода и его парциальное давление, скорее всего, достаточны, а поэтому земляне могут обходиться лишь фильтрующими масками, которые очищают воздух от ядовитых примесей.
Морская фауна Пандоры: кто такие тулкуны и могут ли они быть умнее человека
В фильме про тулкунов говорят, что они умнее людей, так как имеют более развитый мозг. У тулкунов есть язык, литература, математика. «Умнее» — это оценочное слово, и не факт, что такое сравнение в принципе корректно применять к какому-либо интеллекту, отличному от человеческого. Любой разум тесно связан с целями и образом жизни конкретного вида. Для человека быть умным значит иметь абстрактное мышление, развитую речь, уметь решать неожиданные задачи.
Однако наш ум, так превосходно оперирующий инструментами и причинно-следственными связями, развивался как ум социальный, и в этом смысле тулкуны из фильма, возможно, не так уж от нас и далеки. Эти существа, с их невероятно развитой эмоциональностью и способностью к установлению социальных связей, напоминают земных косаток.
Мозг косаток — на втором месте по абсолютной массе после мозга китов и на втором месте после человека по отношению к массе тела (по этому признаку они опережают даже шимпанзе). В мозге косаток есть веретенообразные нейроны — такие характерны для гоминид, слонов, китов и дельфинов, то есть самых разумных млекопитающих.
У тулкунов из «Аватар: Путь воды» чрезвычайно развит участок мозга, отвечающий за эмоции. Косатки (а также другие киты и дельфины) в этом на них похожи: у них развитая лимбическая система, которую связывают с эмоциями, обучением и памятью. Значит, эмоции и обучение важны для их выживания. А если понаблюдать за их образом жизни, можно прийти к выводу, что их социальные связи, скорее всего, даже сильнее, чем у людей.
Косатки живут матриархальными семьями, которые состоят из главной самки и её потомков, и общаются друг с другом свистом и щелчками. Они водят знакомства с другими кланами, но самые прочные связи формируют именно внутри группы. Матери погибших детёнышей не расстаются с ними неделями, а самцы, сильно привязанные к матерям, могут даже умереть после их смерти. У косаток есть устойчивые личные черты, которые люди назвали бы храбростью, упрямством, чувствительностью и т. д. Их даже можно оценить по модели «большой пятёрки» (экстраверсия, доброжелательность, добросовестность, нейротизм, открытость опыту).
Некоторые учёные считают, что косатки имеют распределённую личность — то есть воспринимают себя как часть группы, а не как индивидуальность. Возможно, именно с этой особенностью связаны их коллективные выбрасывания на берег. Юные косатки, пойманные для дельфинариев, тоскуют по сородичам и даже могут сойти с ума, лишившись стаи.
Тулкуны в фильме общаются с людьми и даже имеют свою литературу — видимо, устную. Сложно сказать, есть ли у косаток язык в привычном нам виде, потому что расшифровать издаваемые ими звуки пока не удалось. Но было замечено, что у каждой семьи есть свой характерный набор сигналов-команд. Существуют и «диалекты», меняющиеся от семьи к семье, поэтому не факт, что косатки из неродственных сообществ смогли бы понять друг друга. Судя по ограниченному количеству звуков, до литературы косаткам ещё далеко. Писатель Кристофер Мур в романе «Хвостовой плавник, или Я знаю, почему крылатый кит поёт» представляет их диалоги примерно так:
— Эй, Кевин, рыба!
— О, рыба! Люблю рыбу!
— Смотри, Кевин, рыба!
— М-м-м, рыба…
— Так, Кевин, дуй туда, во впадину, сделай вид, что поворачиваешь налево, сам метнись вправо, вдарь по косяку, и будет нам рыба!
— Кто-то сказал «рыба»?
— Да, рыба. Сюда, Кевин!
— М-м-м, рыба…
«Язык» косаток, как следует из наличия диалектов, не совсем врождён — его учат, а значит, это часть их «культуры». Другая часть «культуры» связана с приёмами охоты. Косатки имеют разновидности, отличающиеся и социальными стратегиями, и пищевыми предпочтениями. Так, рыбоядные привязаны к определённой территории, живут большими семьями, очень общительны и действуют вместе. Плотоядные путешествуют маленькими группами и ведут себя тихо, чтобы не распугать тюленей, на которых они охотятся. Вероятно, такое расхождение связано в том числе с «культурными традициями» семей: маленькие косатки учатся охотиться у старших.
В фильме сказано, что союз на’ви с тулкунами очень глубок, хотя и не очень ясно, в чём его преимущества для участников. На Земле тоже существовали союзы между людьми и косатками (а также дельфинами): их основой была совместная охота. Например, в 1870-х годах в городе Туфолде в Австралии группа косаток помогала китобоям. Косатки находили и атаковали кита в море, а затем часть косаток плыла к берегу и, выпрыгивая из воды, привлекала внимание людей. Те спешили к вельботам и плыли за «гонцами», в то время как остальные члены семьи продолжали удерживать кита. Высоких отношений между нашими видами не складывается: вне охоты люди косаткам обычно малоинтересны. Хотя известны случаи, когда в экстраординарных обстоятельствах — осиротев, потерявшись или будучи пойманными — юные косатки пытались стать членами «людской стаи».
«Память предков»: что за сеть объединяет всех живых существ на Пандоре
Наличие у всех крупных существ мира Пандоры нервных отростков для соединения друг с другом — наверное, одна из наиболее спорных с эволюционной точки зрения деталей. Они скорее выглядят как проявление разумного замысла, сознательно выполненная доработка. Например, в фильме можно увидеть, что у тулкунов хвостики для связи очень короткие и находятся глубоко во рту, так что сами они едва ли могут соединяться друг с другом. Это выглядит как «интерфейс» для коммуникации именно с на’ви.
Подобная «совместимость» столь разных существ плохо сочетается с их внешним видом. Многие обитатели океанов Пандоры напоминают древних земных рыб, но имеют важное отличие. Челюсти у них состоят не из двух частей, как у на’ви и других наземных существ, а из трёх.
При этом на нашей планете у всех позвоночных челюсти устроены одинаково, и это очень древний отличительный признак. Получается, что в мире Пандоры эволюционное расхождение водных и наземных существ произошло намного раньше, чем на Земле. Конечно, можно предположить, что наличие коммуникационных отростков — это ещё более древний общий признак. Но тогда получается, что он оставался почти неизменным в ходе десятков миллионов лет эволюции, раз живые существа не утратили возможности связываться друг с другом.
Значительные отличия расы на’ви от других позвоночных существ этого мира тоже вызывают вопросы. У большинства животных на Пандоре шесть конечностей, две пары глаз и нет растительности на теле. На’ви по всем этим признакам отличаются от местной фауны и больше напоминают людей. Лишним доказательством тому служит сама возможность создания «аватаров» — синтетических организмов, в которых успешно объединены генетический материал аборигенов мира Пандоры и землян.
В фильме показаны родственные на’ви пролемуры, у которых две пары рук частично срослись. Возможно, предки на’ви, попав в лес, столкнулись с необходимостью спускаться на землю, чтобы спастись от хищников, живущих в кронах деревьев. В этом случае для выживания было полезно облегчить верхнюю часть тела, срастив руки окончательно, а также обзавестись длинными ногами для бега. Другой вариант — делеция (утрата) одного из генов, отвечающих за сегментацию тела, аналога Hox-генов у животных Земли. Так называют гены, определяющие процессы роста и дифференцировки частей тела.
Но в целом такое колоссальное количество различий между обитателями одной планеты выглядит неправдоподобным для довольно короткого эволюционного промежутка. Энтузиасты даже изобразили облик «эволюционно достоверного на’ви». Он выглядит намного своеобразнее, чем персонажи фильма.
Одной из наиболее фантастических деталей фильма является эйва — сеть, которая опутывает всю планету и может объединять всех живых существ в коллективное сознание. Удивительно, но аналоги подобной сети есть и на Земле. Деревья в лесах связаны друг с другом через микоризу — симбиотическую ассоциацию мицелия гриба с их корнями. Некоторые биологи считают, что через микоризную сеть деревья обмениваются не только питательными веществами и минералами, но и информацией. Есть документальный фильм на эту тему. Другие работы показывают, что деревья, соприкасаясь корнями, даже без микоризы могут передавать друг другу электрические импульсы, которые приводят к механическим или биохимическим изменениям (например, сворачиванию листьев).
А вот примеров «памяти предков» и возможности заглядывать в прошлое в нашем мире нет. Есть инстинктивное поведение, закрепившееся эволюционно; есть культурные традиции, которые передаются от родителей к детям — напрямую или через письменность, если речь идёт о людях. Но вообще концепция некоего общего живого хранилища, в которое можно передавать свои воспоминания и считывать чужие, не противоречит законам природы.
Хранение данных может быть централизованным или распределённым, однозначно лишь то, что у него должен быть физический носитель. Он может напоминать привычные нам цепочки ДНК, но считывание и запись информации в нём, скорее всего, будут выполняться по-другому. Есть научное исследование, показавшее, что на базе молекул ДНК можно реализовать стековую память — одну из разновидностей компьютерных структур данных. Мы рассказывали об этом исследовании в соцсетях. Так что «биологический интернет» из фильма в принципе возможен.
Понравился ли вам разбор фильма? Делитесь в комментариях 👇
Подписывайтесь на наш телеграм-канал — там больше интересного.