Когда человек в первый раз отправился в море не на рыбную ловлю, а в длительное путешествие, он держался поближе к берегу. Викинги впервые приплыли в Англию, придерживаясь берегов Северного моря; лишь позднее, когда они приобрели необходимые знания о движении солнца и звезд, они смогли пересечь Атлантику и колонизовать Исландию и Гренландию. Эти путешествия были великим проявлением искусства сознательной навигации, однако длительные путешествия, которые совершают некоторые животные, руководствуясь только инстинктом, предполагают едва ли не большее совершенство навигационных способностей.

Навигация включает в себя как бы два самостоятельных процесса. Первый — это ориентация, т. е. определение направления, в котором следует двигаться; однако знание одного лишь направления вряд ли может помочь, если предварительно не определить свое местонахождение в начале пути. Определение исходного местоположения и составляет вторую весьма важную часть навигации. Ориентация осуществляется сравнительно просто. Когда-то давно моряки ориентировались только по звездам, а позднее — с помощью компаса; но если им не было известно точное местонахождение конечного пункта путешествия и того места, откуда они отправлялись в путь, они не могли правильно выбрать курс. Не менее важно определять местонахождение судна и во время плавания. Ветер и морские течения относят судно в сторону, поэтому необходимо постоянно корректировать его курс.

Точное определение местоположения судна стало возможным позднее, когда были изобретены два специальных прибора: секстант, которым измеряют угол между солнцем или какой-либо звездой и горизонтом, и хронометр, т. е. точные часы. С помощью этих двух устройств можно вычислить, где находится судно, пользуясь таблицами, в которых указывается угловая высота солнца и звезд в определенные моменты времени. Этот основной метод до сих пор применяют штурманы — находятся ли они на борту грузового судна или на борту космического корабля «Аполлон». В настоящее время появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что животные осуществляют навигацию таким же образом — будь то муравьи, отыскивающие дорогу к своему муравейнику, или полярные крачки, путешествующие по всему свету — от озер острова Элсмир в полутора тысячах километров от Северного полюса до антарктических паковых льдов.

Муравей, который отыскивает дорогу к муравейнику, осуществляет не навигацию в строгом смысле этого слова, а ориентацию. Он фиксирует в памяти положение муравейника не в пространстве, а только по отношению к солнцу. Если муравей, который удаляется от муравейника, видит солнце слева под прямым углом к направлению своего движения, то на обратном пути он должен видеть солнце под таким же углом справа. Перенесем муравья, спешащего домой, на 50 м вправо; он будет двигаться прежним курсом и закончит путь в 50 м справа от муравейника. Муравей слепо следует указаниям своего «компаса».

Способности многих животных к навигации были исследованы с помощью такого рода перемещений. Эти эксперименты в значительной степени помогли разобраться в сравнительно простой проблеме ориентации, однако куда сложнее выяснить, как животные определяют свое местонахождение. Предполагают, что в мозгу животных, совершающих миграции (например, перелетных птиц, которые из года в год возвращаются к местам своих гнездовий), должен быть какой-то эквивалент секстанта, хронометра и таблиц.

Теории, объясняющие природу этих внутренних биологических механизмов, неизбежно являются приближенными. Это объясняется трудностью проведения экспериментов, поскольку наблюдать за животными и изучать их поведение во время длительных путешествий необычайно сложно.

Каждый из нас имеет возможность понаблюдать в саду или в лесу за муравьем, возвращающимся к своему муравейнику, но эксперименты удобнее проводить с пчелами. Их легко обучить прилетать к плошке с сиропом, которую можно передвигать с места на место. Можно также перемещать и улей; таким образом ученые получают возможность изучать ориентацию пчелы в начале и в конце ее пути. Простые наблюдения показали, что насекомые сохраняют направление своего движения с помощью своеобразного «солнечного компаса»; удалось также выяснить некоторые особенности работы этого компаса, хотя наше представление о нем не может быть полным, пока мы не поймем до конца физиологические механизмы функционирования сложного глаза насекомых.

В предыдущей главе были описаны эксперименты Фриша по изучению цветового зрения насекомых. Они представляют собой лишь небольшую часть его обширнейших исследований поведения пчел. К наиболее замечательным результатам, полученным Фришем, относится открытие им «языка» пчел. Фришу удалось выяснить, как пчелы находят дорогу домой от цветочных плантаций, где они питаются, и как они сообщают своим соплеменницам, в каком направлении и на каком расстоянии от улья находится корм. Удивительные особенности «виляющего танца» пчел, с помощью которого передаются эти сведения, были описаны неоднократно. Мы их опускаем, поскольку в данном случае нас больше интересует то, как отдельная пчела отыскивает дорогу домой, а не то, каким образом она общается со своими подругами. Отметим только, что возвратившаяся пчела танцует на вертикально стоящих сотах, выписывая своим танцем фигуру в виде восьмерки, причем угол между поперечной осью восьмерки и вертикалью указывает направление к источнику нектара но отношению к солнцу. В самом начале своих наблюдений Фриш обнаружил, что исполнители «виляющего танца» давали неверную информацию и оказывались дезориентированными, когда все небо покрывалось облаками; однако стоило появиться хоть крохотному кусочку голубого неба, и пчелы сразу же находили верный путь. Это наблюдение помогло понять, какими свойствами обладает «солнечный маяк». Пчелы не могли использовать прямой солнечный свет; значит, информация должна была приходить от кусочка голубого неба. Как выяснилось, пчелы ориентируются, руководствуясь поляризованным светом.

Насколько нам известно, ни одно позвоночное не видит поляризованный свет. Таким образом, пчела — это еще один пример животного, живущего в совершенно особом мире, отличном от нашего: ведь пчела располагает информацией, которой мы не можем воспользоваться. Поляризованный свет нельзя отнести к какой-то «разновидности» обычного света, подобно ультрафиолету, который можно представить себе как свет, отличный по длине волны («цвету») от всех тех, которые мы способны видеть. В пучке поляризованного света световые волны расположены особым образом. Обычно световые волны изображают схематически так, как на фиг. 4 изображены звуковые волны. Это очень упрощенная схема, поскольку на ней представлены колебания, совершающиеся только в одной плоскости — в плоскости рисунка; на самом деле в световом пучке волны совершают колебания во всех плоскостях (фиг. 23). Поляризованный свет отличается от обычного света тем, что в нем колебания совершаются лишь в одной плоскости, поэтому его вполне можно представить в виде примитивной схемы, изображенной на фиг. 4. Представить себе явление поляризации очень просто: вообразите, будто вы стоите на морском берегу, а волны движутся строго перпендикулярно к линии берега. Эти волны можно сравнить со световыми волнами, идущими от какого-то расположенного в море источника; они поляризованы, поскольку распространяются только в горизонтальной плоскости вдоль поверхности моря. Неполяризованный свет можно представить себе как множество волн, также идущих прямо к вам, однако эти волны будут распространяться в различных плоскостях, наклоненных под всевозможными углами к горизонтальной плоскости.