Физика времени

А самых разнообразных ритмов в человеческом организме немало. Известно, что в течение суток периодически меняется температура тела, давление и химический состав крови. Суточные колебания испытывают несколько десятков различных физиологических процессов и время суток указывает не только «желудок — верный наш брегет». Суточный ритм организма согласуется с вращением Земли вокруг своей оси. Имеются и более медленные ритмы, связанные со сменой времен года, то есть с различными положениями Земли в ее годовом обращении по своей орбите вокруг Солнца.

Если органом зрения служит глаз, а органом слуха — ухо, то чувство времени, по мнению специалистов, не связано ни с каким отдельным органом тела. Возможно, непрерывный отсчет времени ведется всеми (или почти всеми) органами, действующими ритмически, а в единый очень сложный часовой механизм их объединяет мозг, точнее, кора головного мозга, где сосредоточены все важнейшие «центры управления» человеческим организмом. В пользу такой точки зрения говорит тот замечательный факт, что ритмические явления непрерывно протекают и в самой коре головного мозга.

Альфа-ритм

О ритмах головного мозга узнали более 50-ти лет назад. Это открытие было сделано при изучении электрических полей, которые сопровождают работу мозга и возникают в результате сложных физико-химических процессов в нервной ткани. Сами по себе эти поля были обнаружены еще в 70-е годы прошлого века. Оказалось, что если к голове прикрепить пару электродов, то прибор укажет, что между ними возникает электрическое напряжение. Напряжение довольно слабое, всего несколько микровольт, но оно вполне измеримо.

Усовершенствование измерительных приборов позволило в дальнейшем делать записи мозгового электрического напряжения — электроэнцефалограммы. Они представляют собой графики, указывающие значение напряжения в последовательные моменты времени. Это временной ход напряжения. И вот расшифровка таких графиков, полученных при непрерывной записи в течение нескольких минут, показала, что электрическая активность мозга обладает четкой ритмичностью.

Электрическое напряжение между электродами не остается постоянным, оно испытывает непрерывное мелкое дрожание. Довольно отчетливо в этом дрожании выделяются ритмические колебания, в которых последовательные подскоки и спады напряжения происходят регулярно каждую десятую долю секунды. Этот ритм иногда чуть быстрее, иногда чуть медленнее, но он всегда присутствует. Его частота — около десяти колебаний в секунду; это примерно в десять раз выше частоты пульса. Явление таких периодических колебаний, обнаруживаемых по электроэнцефалограмме, получило название альфа-ритма головного мозга.

Знаменитый математик Норберт Винер (1894—1964), основоположник кибернетики, считал, что ритмической активности мозга принадлежит ключевая роль в нашей способности чувствовать время. По его мнению, альфа-ритм представляет собой «самое настоящее тикание наших внутренних часов».

Мы не слышим хода этих часов, не ощущаем его. Мы не можем взглянуть на эти часы. Но что же происходит в нашем мозгу, когда нас спрашивают: «Который час?» Мы не делаем никаких подсчетов в уме или оценок — сколько, скажем, колебаний альфа-ритма произошло с известного нам момента времени. Это невозможно, да и не требуется. Мы как бы сосредоточиваемся на миг, и вот уже ответ готов: «Около двух часов» или «Приблизительно без четверти два», или что-нибудь в этом роде. И как мы уже говорили, многие способны дать очень точный ответ, с ошибкой, например, не более чем пять минут или даже меньше, хотя перед этим давно не смотрели на часы.

Какая-то четко действующая цепочка операций, лишь частично контролируемая сознанием (а скорее, просто «запускаемая» им) ведет от альфа-ритма к ответу на вопрос о времени. Это работает связь между физиологическими ритмами организма, и в первую очередь ритмами мозга, и нашими сознательными представлениями о времени. Но как в действительности это происходит? Как мы узнаем показания наших внутренних часов? Как в нашем мозгу происходит осознание времени? Об этом пока еще слишком мало известно.

И еще вопросы. Почему кажется, что время иногда летит стрелой, а иногда тянется поразительно медленно? Не идет ли время по-разному для того, кто смотрит фильм, и для того, кто ждет, когда освободится телефон-автомат? Не быстрее ли бежит оно на каникулах? Правда, это уже не такие сложные вопросы, и на них можно придумать правдоподобные ответы. Эти ответы свяжут наше ощущение времени с чувствами, ко– которые мы переживаем. Но замечательно, что от наших чувств не зависит темп альфа-ритма, наших главных внутренних часов. Это показали прямые опыты. Небольшие ускорения или замедления альфа-ритма возможны, но они совершенно несущественны по сравнению с кажущимися различиями одинаковых промежутков времени (скажем, двух уроков в школе и сеанса в кино).

Живые часы

Электрическая активность мозга создается согласованным действием большой группы нервных клеток в коре головного мозга. Каждая клетка способна генерировать очень слабые электрические поля, потенциалы и токи. Кроме того, клетка может испытывать колебания — она непрерывно то расширяется, то сокращается, что вызывает колебания и ее собственного электрического поля. Очень важно, что колебания всех клеток, составляющих многочисленный коллектив, происходят не беспорядочно, а как по команде: все разом расширяются, затем вместе сокращаются и так снова и снова. Электрические поля клеток при этом складываются, и общее поле всей группы тоже оказывается ритмически колеблющимся. Из– за этого колеблется, мелко дрожит, как мы говорили, электрическое напряжение, записываемое на энцефалограмму.

Электрические (а точнее, биоэлектромагнитные) явления такого рода наблюдаются у всех живых клеток — это не привилегия одних только клеток нервной ткани, из которой состоит кора головного мозга. Электромагнитные эффекты живых тканей или органов давно уже изучаются наукой. Ритмические колебания, проявляющиеся в электромагнитных эффектах, — общая черта всех живых клеток. Можно сказать, что каждая клетка, обладающая внутренним ритмом, представляет собой живые часы. И неудивительно поэтому, что различного рода ритмическое поведение наблюдается на всех уровнях живого — от отдельной клетки, самого простого одноклеточного организма или растения до высших животных.

Вся живая природа располагает естественными часами, своими внутренними ритмами, живет во времени и постоянно и чувствует его бег. Биологам известны удивительные примеры тонкого чувства времени у пчел, птиц, многих животных. Но лишь человек способен не только жить во времени и переживать время, но и осознавать его, целеустремленно исследовать и изучать.

От ощущения к понятию

Уже в возрасте нескольких месяцев ребенок стремится активно ориентироваться во времени и пространстве. Это необходимо ему для освоения и изучения окружающего его мира. Но сознательное понятие о времени возникает далеко не сразу.

Раньше и легче дается человеку ощущение пространства. Что такое здесь и там, становится понятным довольно скоро. Здесь — это то, что доступно, что можно разглядеть, потрогать, попробовать на вкус. Там непосредственно не доступно, но если приложить усилие, постараться дотянуться или переместиться, то можно превратить там в здесь.

К году или полутора годам ребенок начинает понимать, что такое сейчас — оно похоже на здесь. Чуть позднее выясняется и что такое скоро — оно похоже на там, недалеко. В 3 года становится ясным, что бывает сегодня, завтра и вчера. Только к 7—8 годам складывается наше обычное интуитивное представление о времени как о равномерно и повсеместно текущем потоке мгновений, каждое из которых сначала еще только будет, затем оно уже есть, а потом превращается в было.