Сергей Деменок

Pro время

© ООО «Страта», 2020

Введение

На протяжении тысячелетий время рассматривалось людьми как нечто вечное, неизменное, ни от чего не зависящее. И механика Ньютона, рассчитывая движение небесных тел на десятки лет вперед, предсказывая наступление солнечных и лунных затмений с точностью до долей секунды, тоже подтвердила эту вековечную уверенность. В классической физике время является абсолютно свободным, ни с чем не связанным параметром. Это во многом соответствует нашим обыденным представлениям о времени. Мы часто думаем, что, в отличие от вселенных, которые рождаются и умирают, время, инертное и ко всему безучастное, существует всегда и везде. И никакая сила не в состоянии повлиять на его ход – ни ускорить, ни замедлить.

Однако столетие назад родилась новая физика – и время тут же потеряло свою монолитную сущность… Но, несмотря на титанические усилия массы теоретиков, общее положение дел в этом вопросе сегодня во многом характеризует остроумное критическое замечание великого философа древности Аристотеля: «А что такое время и какова его природа, одинаково неясно – как из того, что нам стало известно от других, так и из того, что нам было известно раньше… Время или совсем не существует, или едва, будучи чем-то абстрактным…»

И в мыслях даже не вмещается, чтобы было когда-нибудь время, когда никакого времени не было.

Цицерон

Всему на свете истинную цену

Отменно знает время – лишь оно

Сметает шелуху, сдувает пену

И сцеживает в амфоры вино.

И. Губерман

Время – конь, а ты объездчик;

Мчись отважно на ветру.

Время – меч; стань крепкой клюшкой,

Чтобы выиграть игру.

Рудаки

Необходимо нечто большее, чем талант, чтобы понять настоящее, нечто большее, чем гений, чтобы предвидеть будущее, а между тем так легко объяснить минувшее.

А. Мицкевич

Никто добровольно не раздает своего имущества, но каждый, не задумываясь, делит с ближним свое время. Ничем мы не швыряемся так охотно, как собственным временем, хотя единственно в отношении последнего бережливость была бы полезна и достойна похвалы.

М. Монтень

Многие люди слишком много живут настоящим: это – люди ветреные; другие живут слишком много будущим: это – люди боязливые и беспокойные. Редко кто сохраняет в этом случае должную меру.

А. Шопенгауэр

Глава I. Возникновение отсчета времени

В науке и жизни вопрос времени занимает важное место. Он приковывает к себе внимание и занимает центральное место в ряде самых различных серьезных исследований. Над вопросом: «Что есть время?» – философы размышляли на протяжении веков, пытаясь дать определение этому понятию. Вслед за философией временем начали интересоваться и другие науки.

Время относится к числу важнейших философских категорий – общих, фундаментальных понятий, отражающих самые существенные связи и отношения действительности. Помимо этого, если говорить о роли времени в жизни человека, нельзя не отметить его важное значение для каждого. Осмысление времени означает познание не столько бытия как такового, но и каждой конкретной жизни. Отношение людей к времени всегда будет эмоциональным и даже пристрастным, поскольку время – это единственное, чему безусловно подвластно наше существование. Человек всегда ощущает кратковременность своего присутствия на Земле, даже когда верит в бессмертие души.

Пожалуй, большинство источников информации, дающих определение понятию времени, то и дело отмечают и признают то, что время – очень любопытная и скользкая категория, которая продолжает бросать вызов окончательному объяснению, несмотря на сотни тысяч попыток.

Люди говорят, что время «невыразимо», но это не помогает в поиске истинного определения времени. Почти две с половиной тысячи лет назад Аристотель утверждал, что «время – самое неизвестное из всех неизвестных вещей», и, возможно, с тех пор мало что изменилось.

На первый взгляд кажется простым и очевидным, что такое время: это тиканье часов, перевертывание страниц календаря. И это лишь верхушка айсберга – время является вездесущим и неотъемлемым элементом как повседневной жизни, так и всякой академической мысли, но его природу крайне трудно разгадать и понять до конца. История насчитывает огромное количество способов измерения времени, множество взглядов на время с позиции ученых, об этом мы поговорим далее.

Время – это то, с чем мы имеем дело каждую секунду. Однако компактное и надежное определение времени оказалось чрезвычайно сложным и неуловимым. Среди самых точных определений времени можно выделить следующие:

• время – это то, что измеряется часами;

• время – это определенный период, в течение которого что-то происходит;

• время – это форма протекания физических и психических процессов;

• время – это мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах;

• время – это необратимое течение, протекающее в направлении из прошлого в будущее.

Совершенно ясно, что время – это не предмет или вещество, которого мы можем коснуться или которое мы способны увидеть. Но это и не просто понятие. Действительно, время представляет собой разные явления для разных людей при разных обстоятельствах.

Несколько примеров из разных контекстов, в которых используется слово «время», могут послужить для того, чтобы показать, насколько гибким, многофункциональным (и часто расплывчатым) является понятие времени.

• Отрочество – трудное время.

• Пришло время обедать.

• У меня нет времени прямо сейчас.

• Я хорошо провел время вчера вечером.

• В свое время все было по-другому.

• Ему нужно время, чтобы обдумать свой поступок.

• Время застыло на месте.

• Простите, у вас есть время?

• Это заняло очень много времени.

Прошлое, настоящее и будущее

Другой способ взглянуть на время – рассмотреть совокупность трех отдельных элементов: прошлого, настоящего и будущего.

Прошлое может быть определено как цепь событий, произошедших до определенного момента времени. Это такие события, которые обычно считаются фиксированными и неизменными. Их можно вспомнить, покопавшись в памяти или истории и записях. Изучение прошлого, особенно в том, что касается человека, называется историей.

Настоящее может быть определено как время, связанное с событиями, происходящими впервые, то есть не как воспоминание о прошлом. Это эквивалентно слову «сейчас» и является периодом времени, находящимся между прошлым и будущим. Однако насколько продолжителен период времени, который может включать настоящее, зависит от контекста и может варьироваться от мгновения до года и даже до целой эры – в зависимости от того, как оно используется.

Будущее – неопределенный период времени после настоящего момента. Предполагается, что это часть прогнозируемой временной линии, она может рассматриваться как возможно бесконечная по своей протяженности – или как ограниченная и конечная, в зависимости от контекста. В то время как некоторые видят будущее фиксированным и предопределенным, большинство рассматривает его как существенно неизвестное (и, возможно, непознаваемое) и открытое многим различным возможностям и перестановкам.

Прогнозировать будущее пытались многие философы, пророки и религиозные мыслители с древних времен: Платон, Аристотель, ветхозаветные библейские пророки, например Исайя, новозаветные святые, например Иоанн Богослов, средневековые мистики, например Нострадамус. Первые попытки научных прогнозов относятся к концу XIX века: «Германия в 2000 году» Георга Эрманна, «Будущая война и ее экономические последствия» Ивана Блиоха, «Набросок политической и экономической организации будущего общества» Густава Молинари, «Предвосхищения» Герберта Уэллса. В 1920–1930-е годы имела влияние книга Джона Холдейна «Дедал, или Наука и будущее».

Изучение возможных, вероятных мировоззрений называется футурологией. Термин «футурология» предложил социолог Осип Флехтхайм в 1943-м в письме к Олдосу Хаксли, который с энтузиазмом его принял и ввел в оборот. Футурология – ответвление любой научной сферы, цель которого найти ответ на вопрос: что произойдет через определенное количество лет? Ученые-футурологи изучают статистику, тенденции, прошлое и настоящее, пытаясь сформулировать примерную картинку отдаленного или ближайшего будущего. Особенно относится это к техническим наукам. Каким будет мир, в котором мы живем, через сто лет? Какие новые технологии ждут наших внуков? Какими станут сами люди через тысячу лет (и останутся ли они)? Практика показывает, что предсказать точную линию развития событий практически невозможно, но все же талантливым футурологам удается нащупать вехи, и научная фантастика подтверждает это.

Краткая история измерения времени

Наша система измерения времени не появилась просто так – ее нужно было создать. В январе 1906 года несколько тысяч работников текстильной фабрики устроили мятеж на окраинах Бомбея. Отказываясь работать на своих ткацких станках, они забросали фабрики камнями, а их восстание вскоре распространилось в сердце города, где более 15 тысяч граждан подписывали петиции и озлобленно маршировали на улицах. Они выступали против предлагаемого упразднения местного времени в пользу индийского стандартного, отстающего от Гринвича на пять с половиной часов. Для индийцев начала XX века это выглядело как еще одна попытка сокрушить британскую власть и сохранить местные традиции. Только в 1950 году, через три года после объявления независимости Индии, единый часовой пояс был принят по всей стране. Журналисты назвали этот спор «битвой часов». Он продолжался почти полвека.

Сегодня мы воспринимаем нашу всемирную систему измерения времени в значительной степени как само собой разумеющееся: 24 часовых пояса, мерными шагами расходящиеся в разные стороны из Гринвича; год, состоящий из 12 месяцев и 52 недель – система времясчисления, признанная от Сан-Франциско до Шанхая; а также ненавистный многими сезонный перевод часов. Все это такие условности, которые позволяют нам общаться, путешествовать и торговать по всему миру не задумываясь. Однако не стоит забывать, что такая одновременность существовала не всегда.

На закате XIX века страны Запада изо всех сил пытались навязать свою систему измерения времени остальной части земного шара. Это был амбициозный проект, который отстаивали, которому сопротивлялись, за который выступали необыкновенные люди. Английские фермеры, индийские мельники и мусульманские математики объединяли свои усилия против французских физиков, британских колониальных чиновников, немецких военных героев, американских бизнесменов и арабских реформаторов. История часовой реформы освещает неравномерность глобализации, но она также заставляет нас серьезнее задуматься о научно-техническом прогрессе сейчас – в тот момент, когда мы почти в нем утонули.

С тех пор как на Земле появились люди, они мерили время, наблюдая за природным миром: за сменой сезонов, за небесными светилами. Более 30 тысяч лет назад мужчины и женщины, обитавшие на территории, называемой сейчас Центральной Европой, наблюдали за луной и звездами, делая зарубки на бивнях мамонтов. Многие неолитические сооружения, начиная от Стоунхенджа и заканчивая древней китайской обсерваторией, были построены для того, чтобы отмечать зимнее солнцестояние и праздновать начало нового года.

Около 4 тысяч лет назад вестником наступления нового года для древних египтян был выход Нила из берегов летом. Перемещая взгляд на протяжении веков от небесных сфер до песчинок, люди научились необыкновенно точно измерять время. Сегодняшние атомные часы, которые работают, измеряя колебания атомов, пока их электроны скачут между уровнями энергии, настолько точны, что не отстанут ни на секунду в течение следующих 15 миллиардов лет.

Однако время не так естественно или объективно, как нам кажется. Действительно, наше чувство времени имеет отношение к тому, как мы понимаем наше место во Вселенной.

Христианские общества научились воспринимать историческое время как линейное и однонаправленное благодаря всем известной истории, которую они рассказывали себе о судьбе человечества. Древние инки и майя представляли время циклическим и непрерывным. Другими словами, время всегда являлось продуктом человеческого воображения и источником огромной политической власти. Юлий Цезарь знал это, когда перетасовал римский календарь в 46 г. до Р. Х., чтобы изолировать его от духовенства. Иосиф Сталин считал, что выходные – это буржуазная роскошь; он отменил их в 1929 году и превратил обычных русских в хороших коммунистов.

Наш современный способ измерения времени появился в конце XIX века. Эпоха рубежа XIX–XX веков была связана с переменами, ожиданием будущего и страхом перед ним; размышлениями о жизни и времени, связи проходили через границы, континенты и океаны. Это была также эпоха большого технического прогресса. Железные дороги, пароходы, метрополитены, телефоны и радио прорвались в жизнь одновременно, разрушая расстояния и сжимая время, завораживая и сбивая с толку. Технология также способствовала развитию большей точности вычислений и измерений. Многие западные люди считали, что глобализация требует более точных и логичных способов измерения времени. Франкфуртское литературное общество писало в 1864 году: «Чем больше преодолевается пространственное разделение… тем более актуальной и важной является необходимость общего, совместного расчета времени».

В XIX веке люди испытывали трудности с измерением времени почти во всех частях света. Американские железные дороги признали 75 различных зон, по которым измерялось время, в 1875 году; только лишь в Чикаго существовало три таких зоны. В Германии путешественники должны были уточнить, согласно времени какого города производились перевозки: Берлина, Мюнхена, Штутгарта, Карлсруэ, Людвигсхафена или Франкфурта. К концу XIX века это безумное разнообразие конкурирующих временны́х зон затрудняло транспортировку всего: от пряностей до армейских подразделений. Несовпадающие календари создавали еще больше проблем.

Пока революционеры не отказались от Юлианского календаря в 1918 году, Россия отставала от Западной Европы на 13 дней. Местное население в Британской колонии Наталь на южной оконечности Африканского континента разделило год на 13 лунных циклов. Исламские общества считали годы от 622 года нашей эры, когда пророк Мухаммед переселился из Мекки в Медину. Первым делом реформаторы времени должны были заменить неудобное деление времени по городам временем с универсальной системой территориальных средних времен. Это был сон, ставший явью, благодаря работе шотландско-канадского инженера Сандфорда Флеминга.

Реформы времени

Идея создания местного времени была официально принята в 1884 году на Международной меридианной конференции в Вашингтоне: мир поделили на 24 зоны (часовых поясов по 15°), каждая с одним средним временем, определяемым астрономами Королевской обсерватории в Гринвиче. Время в соседних поясах различается на 1 час[1]. Точкой отсчета стал гринвичский, нулевой меридиан. 1 Все логично: один оборот Земли вокруг своей оси равен 24 часам. За 24 часа Земля совершает полный оборот в 360°, за 1 час – 15°.

Реформа календаря оказалась не менее решающей. Одни призывали к распространению Григорианского календаря во всем мире. Другие выступали за то, чтобы начать все с нуля – за новый мировой календарь, созданный согласно требованиям современной эпохи. Эту идею поддерживали основатель Kodak Джордж Истман и Элизабет Акелис, американская активистка, известная в Европе под псевдонимом Леди Календарь. Многие согласились с французским философом-позитивистом Огюстом Комтом: математически рассчитанный календарный год из 13 равных месяцев по 28 дней каждый. (Такие крупные фирмы как Sears и Kodak производили свой внутренний учет таким образом в течение многих лет, хотя эта стратегия оказалась не лучшей в списке их достижений.)

В целом, изменяя мир согласно своим желаниям, реформаторы времени оказались чрезвычайно успешными. Но это было достижение, добытое тяжелым трудом. По всему миру местное население возмущалось европейским вмешательством в их повседневную жизнь и традиционные ритмы жизни. Граждане Бомбея заявляли о своем недовольстве открыто. В Бейруте последнего периода правления Оттоманской империи местные жители признавали новые способы измерения времени, не отказываясь от старого. Бой курантов новых городских часов перекрывался церковными колоколами и криками муэдзина. Водители сверяли расписание автобусов одновременно по европейскому и турецкому времени. Реформа времени чаще создавала временной беспорядок, нежели разрешала его. Эта реформа оказалась парадоксальным мероприятием с непредвиденными последствиями.

Часовые пояса России

В необходимости этой реформы также нужно было убедить и многих европейцев. Франция приняла среднее по всей стране время в 1891 году, но отказалась принять гринвичский меридиан; политики предпочли мерить время относительно Парижа, а не зависеть от английской обсерватории, тем самым унижая свое французское достоинство.

Идею перехода на летнее время – еще одно детище реформаторов – многие восприняли как заговор против рабочих, у которых этот переход отнимет несколько часов. Некоторые вообще считали, что это просто непростительная попытка политиков сыграть в бога. Кто-то беспокоился о том, что на их права посягает само государство. Один взволнованный читатель написал в британском еженедельнике The Spectator в 1907 году: «Реформа времени предполагает то, что ложиться спать и вставать мы будем теперь согласно парламентскому закону. Лично мне нравится выбирать время для этого самостоятельно».

Проблема времени появилась еще сто лет назад, когда специальная и общая теории относительности Эйнштейна разрушили представление о времени как об универсальной постоянной. Из этого следовало то, что настоящее, прошлое и будущее не абсолютны, и невозможно обозначить события как протекающие одновременно. То есть два события, которые происходят для вас в данный момент, будут протекать в совершенно разное время для тех людей, которые движутся с другой скоростью.

Физика не говорит нам о том, какие события происходят прямо сейчас. Момента настоящего просто-напросто не существует так же, как и течения времени. Кроме того, теория относительности Эйнштейна предполагает, что не только общего настоящего нет, но и все моменты одинаково реальны. Эйнштейн утверждал, что разница между прошлым, настоящим и будущим – всего лишь устойчивая иллюзия. По мнению физиков, жизнь можно описать серией срезов, действий, которые существуют неподвижно в своем времени.

Глава II. Наш неизменный спутник – часы

Время – это самый важный и невосполнимый ресурс любого человека. Более четырех тысяч лет люди пытаются вести учет времени, создавая различные календарные системы и устройства измерения. Календарные системы древнего мира отражали сельскохозяйственные, политические и ритуальные нужды, характерные для своего времени. Астрономические наблюдения для установления зимнего и летнего солнцестояния производились тысячелетия назад, поэтому неудивительно, что первые календари использовали астрономические явления для фиксации периодов времени.

Первые вехи для отсчета времени (сутки, утро, день, полдень, вечер, ночь) древним людям подсознательно подсказала регулярная смена времени года, смена дня и ночи, перемещение солнца и луны по небесному своду. Время шло, способы измерения времени совершенствовались. Длительный период люди обходились календарным измерением времени, подсчитывая количество истекших или предстоящих суток. Примитивными приспособлениями для отсчета времени были ремешок с узелками и дощечка с зарубками. Ежедневно делая зарубку, считали количество прошедших с памятной даты дней; развязывая по узелку в день, определяли число оставшихся суток до ожидаемого события.

С древних времен смена дня и ночи (сутки) служила единицей измерения относительно небольших интервалов времени. Положение Солнца на небе использовалось в качестве той часовой стрелки, по которой люди определяли время в дневную часть суток. Именно движение Солнца легло в основу солнечных часов, которые появились примерно 5,5 тысячи лет назад. Принцип действия солнечных часов основан на движении тени, отбрасываемой неподвижным ориентиром в течение дня.

С тех пор как люди впервые заметили регулярное движение Солнца и звезд, они начали задаваться вопросом о времени. Доисторические люди впервые зарегистрировали фазы Луны около 30 тысяч лет назад.

С чего начинался отсчет

Самые главные временные явления были замечены в небе, но помимо этого в течение года происходило много других событий, которые указывали на значительные изменения в окружающей среде. Сезонные ветры и дожди, наводнения, цветение растений, размножение или миграция животных и птиц привели к естественным делениям года, а дальнейшее наблюдение и местные обычаи привели к признанию сезонов.

Когда солнце перемещается по небу, тени меняются по направлению и длине, поэтому простые солнечные часы могут измерять длину дня. Было замечено, что продолжительность дня меняется в разное время года. Причины этого различия не были обнаружены до тех пор, пока астрономы не согласились с фактом, что Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите и что ось Земли наклоняется примерно на 26о.

Другое открытие заключалось в том, что солнечные часы должны были быть специально созданы для разных широт, потому что высота солнца в небе уменьшается на одних широтах, создавая более длинные тени, чем на других широтах.

Люди использовали солнечные часы еще в древние времена. Принцип их работы основывается на гномоне, отбрасывающем тень от солнца на циферблат, по которому следят за ходом времени. Греки и римляне устанавливали эти часы в городах, а элита носила их уменьшенную копию в кармане (самый старый известный пример портативных солнечных часов, описанный как кусок металла, который мог вписаться в кофейную кружку, был найден на итальянской вилле, погребенной под вулканическим пеплом в извержении Везувия в 79 году нашей эры).

Лунные часы в Куинз Колледже

В XIX веке изобрели солнечную пушку – это была пушка и большая линза, работающие по принципу солнечных часов. Когда солнце доходило до линзы, оно разогревало ее до такой степени, что фитиль, на который через призму светило солнце, загорался, гремел выстрел. Самыми большими солнечными часами в мире считаются часы Джантар-Мантара в городе Джайпур штата Раджастхан в Индии. Это целая обсерватория, построенная в XVIII веке. Ее длина составляет примерно 22 метра, в ней находятся 20 астрономических инструментов. А тайванский небоскреб Тайбэй 101, считающийся одним из самых высоких зданий в мире, также выполняет роль огромных солнечных часов – тень от него падает на расположенный рядом парк, имеющий форму циферблата.

Солнечные часы – один из старейших измерителей времени. Не имея других ресурсов, вы можете выйти на улицу (не в пасмурный день, конечно) – и получить приблизительное представление о времени суток, наблюдая за положением солнца в небе. Хранители времени в Древнем Египте и Шумере еще в 1500 году до нашей эры (и, вероятно, даже раньше) создали первые устройства для использования тени солнца, чтобы отслеживать течение времени.

Чаще всего используется узкий угловой объект, называемый гномоном, чтобы наложить тень на маркеры, указывающие время суток. Другие указывают время, позволяя свету солнца проходить через небольшую щель. Гномон иногда фиксируется или может быть перемещен для учета разных длин дней в разные сезоны. Солнечные часы XVII века в Куинз Колледже (Кембридж, Англия) могут использоваться как лунные. Они установлены в каменной стене и имеют так называемый лунный циферблат, который соединяет фазы Луны с ее текущим временем, определяемым по лунному свету, который помогает определить точное время ночью.

Изобретения для измерения и регулирования времени

Ранние изобретения заключались в том, чтобы разделить день или ночь на разные периоды для того, чтобы регулировать работу или ритуал, поэтому длительность периодов времени сильно варьировалась в разных культурах.

Маркированные свечи использовали для того, чтобы рассказать о времени в Китае с VI века. Для изготовления свечных часов древесную муку смешивали с благовониями, из которых лепили спиральные свечи, на них делали отметки, указывающие время. Огненные китайские часы могли работать месяцами без присмотра, часто при изготовлении свечных часов в фитиль подмешивали разные благовония, и время можно было определять по запаху: один час устройство издавало аромат сандала, другой час – жасмина, третий – эвкалипта…

Как и масляные лампы, свечи использовались для обозначения времени от одного события к другому, вместо того чтобы рассказывать о времени дня. Традиционные для Китая того времени свечные часы делали в форме дракона, в хребте которого находился специальный держатель для палочки. Такие часы использовали и как будильник: в определенных точках палочки подвешивали металлические шарики, при сгорании свечи они падали в фарфоровую вазу, издавая громкий звон.

Водяные часы известны человечеству со времен Древнего Египта. В водяных часах промежуток времени измерялся количеством воды, вытекавшей капля за каплей из малого отверстия, сделанного на дне сосуда. Таковы были водяные часы египтян, вавилонян, древних греков. У китайцев, индусов и некоторых других народов Азии, наоборот, – пустой полушаровидный сосуд плавал в большом бассейне и мало-помалу наполнялся водой через небольшое отверстие. Клепсидры – это водяные часы, измеряющие время по указателю, передвигаемому под давлением текущей воды внутри скрытого от глаз резервуара. Название сочетает греческие слова: klepto – скрываю, hydor – вода. Простейшие клепсидры состояли из двух сосудов, расположенных на разных уровнях. Вода капала из отверстия верхнего в нижний сосуд. Уровень воды поочередно достигал начертанных на стенке отметок, тем самым отсчитывая «истекшие» промежутки времени.

Для повышения точности водяных часов некоторые из них были механизированы, чтобы обеспечить постоянный поток воды, регулируя давление воды. Однако колебания температуры воды могут привести к различиям в течение 30 минут за день.

Некоторые водяные часы вызывали движение фигурок на причудливых дисплеях, в то время как другие звонили в колокола. Первый водяной будильник был построен Платоном в 427 году до нашей эры. В часах Платона вода отводилась в дополнительное судно, когда достигала определенного уровня, а дополнительное судно содержало трубку с узкой щелью. Когда вода проходила через трубку, она свистела, как вода в чайнике. Одни из самых сложных водных часов были спроектированы и построены мусульманским инженером Аль-Джазари в 1206 году – это были часы с водяным весом в форме большого азиатского слона.

Другие методы учета времени, основанные на устойчивом изменении в какой-либо естественной среде, включали часы ладана, песочные часы и часы с масляной лампой. Однако, как и у водяных, их точность все еще была ограничена.

По мере развития технологий выдувания стекла, с определенного времени в XIV веке стало возможным делать песочные часы. Первоначально их использовали в качестве меры в течение периодов времени, таких как лампы или свечи, но по мере того как часы становились более точными, их стали использовать для измерения разных периодов времени и определений продолжительности университетских лекций и даже периодов пыток.

Пожалуй, песочные часы – простейший прибор для отсчёта промежутков времени, состоящий из двух прозрачных сосудов, соединенных узким горлышком, один из которых частично заполнен песком. Время, за которое песок через горлышко часов пересыпается в другой сосуд, может составлять от нескольких секунд. Недостатком песочных часов является короткий интервал времени, который можно измерить с их помощью. Часы, получившие распространение в Европе, обычно были рассчитаны на работу в течение получаса или часа. Встречались устройства, работающие в течение трех часов, очень редко – двенадцать часов. Для увеличения интервала измерения составляли наборы песочных часов в одном футляре.

Точность песочных часов зависит от равномерной зернистости и сыпучести песка, формы колбы, качества ее поверхности. Колбы заполнялись отожженным и просеянным через мелкое сито и высушенным мелкозернистым песком. В качестве исходного материала также использовали молотую яичную скорлупу. При длительном использовании точность песочных часов ухудшается из-за повреждения песком внутренней поверхности колбы, увеличения диаметра отверстия в диафрагме между колбами и дробления песчаных зерен на более мелкие.

Памятник под названием «Колесо времени» – огромные песочные часы, самые большие в мире, были созданы в 2004 году в честь вступления Венгрии в состав Евросоюза – для страны началась новая эра. Высота часов 8 метров, вес – 60 тонн. Каждый год 31 декабря часы переворачивают с помощью тросов, и начинается новый отсчет времени. Это уникальное сооружение изготовлено из красного гранита, ударопрочного стекла и нержавеющей стали – предполагается, что эти материалы помогут полуавтоматическому механизму работать долго и без сбоев.

«Колесо времени» символизирует сплав традиций и инновационных технологий, а еще напоминает о тех временах, когда единственной силой, способной сдвинуть тяжелый предмет, была физическая.

Важным достижением стало изобретение механических часов, которые обеспечивали точность времени от минут до нескольких секунд. Механические часы, вместо использования постепенного изменения в чем-то вроде воды или песка, включают механизм спуска, способ выпускать энергию в небольших контролируемых количествах через регулярные промежутки времени. Было разработано множество механизмов, предназначенных для выполнения такой цели, в том числе цилиндровые, дуплексные, рычажные и хронометрические спуски, все с различной степенью точности. Возможно, самый ранний пример спуска, используемого в механизированных водяных часах, был придуман китайским ученым и государственным деятелем Су Сунгом, построившим гидромеханическую 30-футовую астрономическую башню с часами, которая не только показывала время суток, но и месяц и год.

Спицы большого колеса на часах медленно заполняются водой с постоянной скоростью, но механизм механического спуска только освобождает колесо, когда вода в каждой спице достигает определенного уровня. Часы работали с 1092-го до 1126 года, когда были демонтированы политическими противниками.

Хотя Галилею приписывают изобретение маятниковых часов, первым, кто их построил, был голландский ученый Кристиан Гюйгенс в 1656 году. Его устройство достигло беспрецедентной точности – менее чем до одной минуты в день (позже было улучшено – менее чем до 10 секунд в день), используя взвешенный маятник, который качается с постоянной скоростью, чтобы регулировать скорость вращения зубчатых колес, которые гасят по времени через регулярные промежутки времени. В конечном итоге маятники будут преодолены с помощью сопротивления воздуха и трения, поэтому они обычно включают пружины, которые требуют регулярной намотки, чтобы сохранить потенциальную энергию для удержания их качающимися.

Кварцевые часы, разработанные в 1920-х годах, отошли от передач и спусков и, следовательно, не требовали регулярной намотки. Часы работают по такому принципу: кристаллы кварца вибрируют с постоянной частотой при приложении электрического поля.

Первые кварцевые часы, выпущенные в Японии, отставали всего на пять секунд в течение месяца. Их точность ограничена тем фактом, что размер, форма и температура кварцевого кристалла будут влиять на частоту его колебаний, и поэтому нет двух одинаковых. Хотя их точность была превзойдена атомными часами, они по-прежнему являются наиболее распространенными персональными устройствами для хранения времени, основанными на их доступной цене. Стандартом учета времени являются теперь атомные часы, которые были впервые представлены в 1950-х годах. Сегодняшние атомные часы теряют только секунду в течение десятков миллионов лет. Другими словами, они имеют точность порядка сотых долей наносекунд в день.

Из-за их очень разнесенных уровней энергии атомы резонируют на определенных частотах и излучают электромагнитные волны. Определение одной секунды – это время, необходимое для того, чтобы атом цезия резонировал 9 192 631 770 раз.

Цезиевые часы отклонятся на одну секунду за 138 млн лет. Однако точность таких измерительных приборов постоянно растет – на данный момент рекорд принадлежит атомным часам с точностью 10-17, что означает накопление ошибки в одну секунду за несколько сот миллионов лет.

Наиболее точными в мире являются цезиевые часы в Национальном институте стандартов и технологий в штате Колорадо, Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, PTB в Германии и в Парижской обсерватории, хотя текущие исследования продолжаются в атомах, отличных от цезия, которые потенциально могут дать еще более высокую точность.

В наши дни следить за временем не составляет трудностей: быстро узнать время можно по наручным часам либо по часам мобильных телефонов. Но если мы вернемся на несколько столетий назад, то увидим, что люди в измерении времени могли полагаться лишь на тень от солнца, на тающую свечку или даже на запах благовоний. Вот несколько примеров старомодных часов, включая те, которыми мы вряд ли когда-нибудь захотим пользоваться снова. Обелиски – это не только недвижимые памятники. Они способны отбрасывать длинные тени, по которым можно отлично следить за временем. Когда греческий философ и математик Эратосфен высчитывал длину окружности Земли, в этом ему помогали как раз обелиски и знание факта, что в то время, как один обелиск не дает никакой тени в период летнего солнцестояния в Сиене, другой, находящийся в Александрии, наоборот, отбрасывает ее. В Париже до сих пор есть один обелиск, который используют как солнечные часы. Это древнеегипетский Луксорский обелиск, стоящий в центре площади Согласия. Тень от него падает на асфальт, таким образом пешеходы могут следить за временем.

Появление огненных часов относят к времени правления династии Сун (960–1279 гг.). Они получили распространение в Китае, Японии и на других азиатских территориях. Каждая из версий этих часов предполагала сжигание благовоний, что позволяло следить за временем. Но сама система была разной. Иногда часы имели различный цвет дыма, обозначавший разное время, другие сгорали до специальных отметок или сигналов, третьи издавали разный запах дыма, таким образом пользователь часов мог в буквальном смысле носом отсчитать, сколько прошло времени. Вам доводилось видеть, как спускается по флагштоку новогодняя хрустальная сфера на Таймс-сквер в Нью-Йорке, шар времени?

У этой традиции морские корни, проросшие двести лет назад. Бортовые хронографы часто выходили из строя от качки и частой перемены погодных условий, поэтому требовалась частая сверка часов с наземными. До этого использовали нерегулярные сигналы, такие как выстрел сигнальной ракеты или пушечный выстрел.

Капитан королевского военно-морского флота предложил проект сигнального шара: ежедневно в 13 часов со шпиля восточной башни обсерватории в Гринвиче будет падать шар. Шар поднимался на верхушку шеста и освобождался от опоры ассистентом, стоящим перед часами. Это был первый в мире общедоступный сигнал точного времени. Поначалу он служил не только кораблям, идущим по Темзе, но и большинству лондонцев.

Механизм был сконструирован в 1833 году, а через двадцать лет момент падения шара стал контролироваться с помощью электрического сигнала от основных часов, а с 1960 года появилось устройство для автоматического подъема шара.

К 20-м годам XX века шары времени стали ненужными – им на смену пришли радио и другие изобретения.

До сих пор существуют часы такого типа, они работают как ностальгический аттракцион. Шар времени в Гринвичской королевской обсерватории падает каждый день в час дня, как это заведено с 1833 года.

Меркхет – еще одни часы, изобретенные в древности в помощь солнечным часам, которые не работают ночью. Эти часы полагались не только на солнце, но и отслеживали свет и видимость нескольких звезд на небе. Эти «звездные часы» были известны еще в Древнем Египте.

Прежде чем в каждом доме появились часы, люди могли следить за временем, слушая местные церковные колокола. У многих церковных часов, которые начали строиться в XIV веке, были колокольчики. Если вы живете около церкви, которая все еще звонит в колокола в определенный час, то вы узнаете, который час, как средневековый человек.

Такими способами люди измеряли время раньше. Но как же обстояло дело с необходимым практически всем нам в повседневной жизни предметом – будильником? Как просыпались люди до появления будильников? Порой очень трудно прийти к согласию, но в одном мнение большинства сходится: вылезать ранним утром из постели – одно из самых тяжких испытаний. Но несмотря на это люди придумали немало способов заставить себя подняться. Сейчас есть будильники на наших мобильных телефонах, летающие будильники и даже такие, которые будут трещать до тех пор, пока хозяин не совершит двадцать приседаний. Но как же люди просыпались в те времена, когда еще не было изобретено ни одного будильника?

Наверное, первое, что вы скажете: «А ведь петухи всегда служили отличными будильниками!» – и не ошибетесь. Но не всегда на них можно полностью положиться. Наперекор всеобщему мнению людей, никогда не бывавших на ферме, можно смело сказать, что петухи редко оправдывают возложенные на них надежды должным образом. Они кукарекают по любому поводу в любое время, поэтому сложно следить за временем по их крику. Чтобы облегчить людям жизнь, китайский монах, математик, инженер и астроном по имени И Син создал в 725 году первые механические часы с водяным приводом: колокола, которые звенели в разное время дня в определенное время. На устройстве также были установлены две деревянные фигуры. Одна из них ударяла каждые четверть часа по барабану, а другая – в колокол.

Американские индейцы во время военной службы использовали свой мочевой пузырь для того, чтобы подняться рано утром. Как утверждает Стэнли Вестал, автор книги «Тропа войны: истинная история воинственного сиу, рассказанная в биографии вождя племени Белого Быка», индийские воины могли заранее запрограммировать свое пробуждение в зависимости от количества воды, выпитой перед сном.

В 1787 году американский изобретатель Леви Хатчинс создал первый в мире будильник. Но у него была маленькая проблема: он звенел только один раз в сутки, в 4 часа утра. Не будучи уверенным в том, что это изобретение может принести ему хорошую прибыль, Хатчинс так и не стал патентовать будильник и не потрудился над его усовершенствованием.

Несмотря на то что будильники были уже зарегистрированным изобретением в Европе в 1847 году (а в 1876-м их уже запатентовали в Америке), они все еще не пользовались спросом у обычных граждан. Они были просто не нужны, поскольку существовали люди, ответственные за своевременное пробуждение сограждан.

Эти профессиональные живые будильники, которые работали в Великобритании и Ирландии вплоть до 1970– х годов прошлого века, стучались по утрам в двери своих «покупателей» до тех пор, пока не убедятся, что те точно проснулись. Услуги knocker upper’ов были более доступными, нежели дорогие часы, и во времена Промышленной революции толпы людей с мягкими молотками на длинных палках бродили по утренним городам, а если до спальни было тяжело добраться с земли, стреляли высушенным горохом из соломки в окна. Но кто же будил людей этой профессии, до сих пор остается загадкой.

В заключение главы рассмотрим некоторые любопытные факты о часах.

Первая запись об измерении времени восходит ко второму тысячелетию до нашей эры. Люди в то время, так же как и мы, делили одну единицу времени на 60 частей.

Карманные часы впервые появились во времена правления Тюдоров. Их носил сам Генри VIII. Однако на часах отсутствовала минутная стрелка – на карманных часах она появилась только в XVII веке. Часы были важной частью гардероба мужчин в те времена. Хотя мода на те или иные модели часов быстро проходила и сменялась другой, мужчины всегда уделяли большое внимание присутствию этого элемента в их гардеробе. Король Чарльз I I повлиял на распространение карманных часов, и этот тренд продержался несколько столетий. Карманные часы пользовались бешеной популярностью в течение всего XIX века и вплоть до 1930-х годов. Во время Второй мировой войны карманные часы официально решили предать забвению, ибо военным было строго-настрого запрещено носить часы любого типа, кроме наручных.

Во время испытаний самолета перед началом войны Луи Картье несколько раз сопровождал своего друга, пилота Альберто Сантос-Дюмона. Когда он заметил, насколько неудобно его другу смотреть на часы, висевшие у него на шее, держа при этом обе руки на штурвале, он приложил все усилия, чтобы создать свои первые часы-«авиатор» на кожаном ремешке с маленькой пряжкой, которые в итоге стали отличительными элементами дизайна современных часов «Авиатор». Таким образом в гроб карманных часов был забит последний гвоздь, они полностью канули в небытие. Сегодня очень немногие представители мужского пола носят карманные часы, зато почти все влиятельные мужчины носят роскошные часы на запястьях.

Первые наручные часы с функцией будильника появились на свет в начале XX века. Их выпустила швейцарская компания Eterna в 1908 году, но лишь в 1914 году началось полномасштабное производство часов с будильником.

Глава III. Как наш мозг воспринимает время

Спешим или отдыхаем, охвачены переживаниями или скучаем, мы можем идти, вести автомобиль, слушать музыку, отвечать на телефонный звонок, заниматься спортом, но время, вездесущее и неосязаемое, всегда с нами.

В то время как все наши чувства – зрение, осязание, обоняние, вкус и слух – включают специальные сенсорные рецепторы, время ни один специальный рецептор не включает. И все же мы его ощущаем: благодаря мозгу, который является настоящей машиной по измерению времени.

Наше восприятие времени меняется с годами, но также оно зависит от эмоционального состояния. Исследования нейрофизиологов показывают, что эмоции прямо влияют на восприятие времени.

Ученые каждый день пополняют базу данных о работе нейронных цепей, отвечающих за восприятие времени, тем самым открывая новые способы лечения тяжелых заболеваний например, болезни Паркинсона.

Восприятие времени детьми

«Начиная с младенчества и в последующие годы взросления дети должны влиться в мир с повторяющимися временными моделями; они учатся чувствовать длину времени – его длительность – в соответствии с теми действиями, которые они выполняют каждый день», – говорит Сильви Друа Воле, профессор Лаборатории социальной и когнитивной психологии Университета имени Паскаля во Франции. «Когда привычное им действие не происходит вовремя, дети начинают раздражаться и плакать: когда подвесная игрушка над кроваткой перестает крутиться раньше обычного, когда их мама слишком долго готовит еду», – поясняет профессор.

Самые маленькие дети «живут во времени» прежде, чем они приобретут понимание того, что оно движется. Они способны правильно определять время только когда их внимание специально обращают на это, причем ощущают чувство времени, опираясь на длительность требуемого действия. Для трехлетнего ребенка время прямо зависит от выполняемого ими действия. В возрасте пяти-шести лет ребенок способен переносить длительность времени, которую он научился связывать с определенным действием (сжимать мячик), на другую задачу (потянуть за рычаг). Дети начинают понимать, что конкретный временной отрезок существует отдельно от действия. Восьмилетние дети начинают считать время самостоятельно, попадая в секундный ритм, но только с десяти лет они начинают следить за временем постоянно и по собственному желанию, без инициативы со стороны взрослого.

Осознание времени улучшается на протяжении детства, когда развиваются внимание и способности кратковременной памяти; этот процесс зависит от медленного созревания префронтальной коры. Чтобы рассчитать время, необходимое для выполнения задания, дети должны концентрировать на нем внимание. Таким образом, малышам с синдромом дефицита внимания и гиперактивностью трудно рассчитать время правильно (улучшить ситуацию можно, если тренировать ребенка, отрабатывать с ним одни и те же действия с засеканием времени).

Внутренние часы и субъективное время

На основании нашей ранней способности измерять время ученые предположили, что время, которое мы воспринимаем мозгом (субъективное время), синхронизируется с внутренними часами так же, как и время нашей жизни отсчитывается обычной стрелкой часов (объективное время). Был смоделирован механизм для измерения времени, похожий на внутренние часы. Это своего рода метроном. Субъективная продолжительность времени зависит от общего количества ударов. Когда внутренние часы увеличивают скорость, количество ударов увеличивается, создавая ощущение, что время течет медленнее.

Более того, если прекратить обращать внимание на время, то импульсы блокируются и больше не доходят до накопителя. Ввиду того что эти импульсы не засчитываются, время покажется короче, чем на самом деле. Хотя модель внутренних часов пригодна для предсказания поведения субъектов, принимающих участие в психологическом исследовании, все же она является метафорой и не подходит для исследований в области физиологии мозга или анатомии.

Можете ли вы вспомнить период в своей жизни, когда время, казалось, тянулось очень медленно? Когда неделя казалась целым месяцем или час как будто продолжался несколько дней? Что вы делали в этот период, чем занимались?

Скорее всего, вы, вероятно, совершали что– о (или даже много всего), что было совершенно новым для вас и требовало основательного внимания. Дело в том, что, сосредоточиваясь на работе, вы фактически замедляли ход времени для своего восприятия. Это отличный пример, чтобы объяснить, как работает восприятие времени: время по своей сути субъективно.

Попробуйте следующее упражнение. Положите книгу и посмотрите в зеркало. Теперь двигайте глазами влево, вправо и опять влево. Когда ваши глаза переходят из одного положения в другое, им требуется время, чтобы двигаться и сосредоточиваться на другой точке. Виден ли вам сам процесс движения глаз? Несмотря на то что мозг был занят выполнением движения глаз, вы не фокусируетесь именно на том, как они двигаются.

Ощущение времени не похоже на работу других чувств. Время мы, скорее, не ощущаем, а воспринимаем.

Когда мозг получает новую информацию из внешнего мира, первичная информация поступает не в том порядке, который нужен для правильной ее обработки. Поэтому мозг реорганизует информацию и представляет ее в более понятной форме. В случае получения похожей информации на ее обработку уходит очень мало времени, а новая требует более тщательной обработки, и поэтому кажется, что время тянется дольше. Это объясняет, почему детям кажется, что лето длится вечность, в то время как день, проведенный за выполнением однообразных дел, в восприятии пожилого человека проходит очень быстро. Чем привычнее нам работа, тем меньше новой информации должен обрабатывать мозг, поэтому создается впечатление, что время летит быстрее.

С другой стороны, восприятие времени ассоциируется с таким когнитивным процессом, как внимание. Чтобы правильно измерить количество времени, уходящее на то или иное занятие (будь то промежуток времени, чтобы сварить макароны или правильная оценка ситуации: достаточно ли времени, чтобы перейти дорогу на зеленый светофор), требуется определенное количество внимания, а непривычные действия, по-видимому, занимают больше времени, чем привычные, потому что им уделяется больше внимания.

Например, если в психологических тестах, выполняемых на компьютере, одно и то же изображение повторяется некоторое количество раз, чередуясь с другими, то наблюдающему кажется, что эти изображения остаются на экране дольше, даже если все изображения на самом деле появляются на экране на один и тот же промежуток времени. Разница в восприятии возникает от степени внимания, уделяемого изображениям.

Восприятие времени зависит от субъективного ощущения человеком хода времени или длительности тех или иных событий. Это ощущение может значительно различаться от одного человека к другому, и по различным обстоятельствам. Несмотря на то что физическое время более или менее объективно, психологическое время субъективно и потенциально пластично. Мы можем видеть это в таких выражениях, как «время летит, когда тебе весело» и «кто над чайником стоит, у того он не кипит». Эта гибкость становится особенно очевидной из-за временных иллюзий, которые мы ощущаем.

Область исследований, изучающих восприятие времени, родилась в конце XIX века благодаря одному из основателей современной экспериментальной психологии Густаву Теодору Фенчеру, изучавшему взаимоотношения между ощущаемым и фактически измеряемым временем.

Мы не столько воспринимаем время само по себе, сколько сам ход времени или то, что можно назвать «событиями во времени». Особенно ясно мы отдаем себе отчет о временных отношениях между событиями и воспринимаем их как одновременные или последовательные. Мы также имеем представление о порядке событий.

Наше восприятие времени – это плод эволюции, но оно не является чисто автоматическим или врожденным процессом. Это сложная деятельность, которую мы развиваем, которой мы активно учимся, пока взрослеем. Люди – единственные существа, которые отдают себе отчет о течении времени, а также о своей смертности и о быстротечности жизни. Люди – единственные существа, способные размышлять в терминах прошедшего времени. И дело не просто в инстинктах и поведенческих рефлексах.

Хотя психологи и полагают, что за восприятие времени отвечает нервная система, она, по-видимому, не связана с определенными чувствительными рецепторами, а использует высокораспределенную систему мозга. Таким образом, восприятие времени отличается от других наших чувств – зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания, даже от чувства ощущения собственной позы в пространстве, – поскольку мы не воспринимаем время непосредственно как явление, и поэтому оно должно каким-то образом «реконструироваться» мозгом.

Теория пропорциональности

Существует теория пропорциональности, согласно которой мы воспринимаем наше собственное время относительно абсолютного, с которым мы его сравниваем. То есть получается, что чем дольше мы живем, тем короче нам кажется год по отношению ко всей жизни. Данная теория была предложена французским философом Полем Жане в 1897 году. К слову, на момент выдвижения данной теории философу был всего лишь 21 год. Поль Жане считал, что наше субъективное переживание времени безусловно основано на сопоставлении: человек внутренне сравнивает объем привычных мер времени (день, месяц, год) с длиной уже прожитой им жизни.

Если следовать этой идее, то получается, что со временем жизнь в количественном измерении должна все более обесцениваться: например, когда нам 5 лет, год составляет 20 % всей нашей жизни. Когда же нам 50 лет, год – это лишь 2 % всей жизни. 5-летний возраст – это 20 % жизни (относительно 100-летнего возраста), 20-летний возраст – это 5 % всей жизни.

То есть, получается, что ожидание какого-либо события в течение 25 дней в 4-летнем возрасте – это все равно что год в 54-летнем возрасте.

Сам родоначальник теории пропорциональности отмечал: «Вспомните свои последние восемь или десять лет в школе – это время подобно столетию. Затем сравните с ними последние восемь или десять лет своей жизни – это время подобно часу».

Роль дофамина в восприятии времени

Такие нейромедиаторы, как дофамин и адреналин, полностью отвечают за восприятие времени, хотя точный механизм их работы до сих пор полностью не разгадан. Работа внутренних часов мозга находится в тесной связи с определенными уровнями дофамина. Говоря точнее, существует несколько таких часов, работающих вместе независимо друг от друга, каждые из которых могут диктовать восприятие времени в зависимости от той или иной ситуации.

Дофамин может быть определен как химический посыльный, нейротрансмиттер, который отвечает за передачу сигналов по центральной нервной системе из мозга. Благодаря дофамину информация передается от одного нейрона к другому. Как действует дофамин? Что он нам дает и на что влияет? Дофамин выполняет несколько функций.

Прежде всего он является ответственным за чувство удовольствия, нашу мотивацию и любопытство в отношении тех или иных вещей. Кроме того, он участвует в координации движений, процессе принятия решений, регулировании процесса обучения и памяти. При подавлении активности дофаминовых нейронов короткие интервалы воспринимаются как длинные, а при активации нейронов – наоборот. Поэтому, если дело скучное и низкодофаминовое, оно будет казаться более долгим. А если выделяется много дофамина, то любое дело пролетит очень быстро. Поэтому можно незаметно для себя засидеться за книгой или игрой.

Время и память

Восприятие длительности времени также тесно связано с памятью. Это, по сути, наша память о каком-то событии (или, если выражаться точнее, это наша память о начале и конце события), которое позволяет нам сформировать восприятие его длительности. Мы делаем вывод, хотя и подсознательно, о продолжительности события, обращаясь к памяти с вопросом о том, как давно в прошлом это произошло. До сих пор до конца неизвестно, с чем связана эта процедура: со степенью прочности следа в памяти (модель прочности временной памяти) или с выводом, сделанным на основе ассоциаций между событием и другими событиями, чья дата или время известны (модель вывода).

Ученые все больше убеждаются в том, что скорость обмена веществ животных влияет на то, как они воспринимают время. В общем, у больших животных процесс обмена веществ замедлен, и поэтому время для них проходит относительно быстро. У мелких животных, наоборот, скорость метаболизма высокая, поэтому время для них течет медленнее, поэтому они могут воспринимать больше событий за единицу времени. Исследования показали, что мелкие животные могут различать очень короткие и быстро меняющиеся события – это одна из причин, по которой муха с легкостью может улететь от мухобойки. Если рассуждать в терминах эволюции, способность воспринимать время в маленьких отрезках – это дело жизни и смерти для мелких уязвимых животных.

Последовательность и интервалы во времени тоже имеют важное значение. Мы воспринимаем время как цепочку событий, выстроенную в определенной последовательности, разделенной интервалами разной длины. Наш опыт не ограничивается, однако, одной этой цепочкой. Мы также способны ощущать множественность накладывающихся друг на друга событий.

Метроном, тикающий со скоростью два или три раза в секунду, воспринимается как ритм. Однако, когда ход метронома менее быстрый, например, если он отбивает ритм с интервалом в одну секунду, то звуки уже не воспринимаются как последовательность, каждый звуковой импульс остается изолированным событием. Подобные результаты получаются при замедлении речи или музыки на компьютере: музыка или речь распознаются как таковые, когда их ритмические фразы представлены с оптимальной скоростью, что позволяет им распознаваться как единое целое. Если мы говорим о визуальных стимулах, например о вспышке, то для восприятия интервалов требуется минимум около 0,1 секунды (или еще меньше в случае, если имеет место слуховой раздражитель). Таким образом, стимулы, имеющие еще более короткую продолжительность, чем слуховые и визуальные, воспринимаются как мимолетные и вообще не имеют никакой длительности для человека, то есть остаются незамеченными.

Время и жизненный опыт

Все слышали высказывание: «Как быстро летит время!» – от людей старшего поколения, но, если задуматься над этими словами, можно узнать много интересных фактов. Что же кроется за этими словами? Конечно же, объективно время не изменяет свою скорость. По этому поводу выдвинуто несколько объяснений.

За эффект «ускорения» времени совершенно точно ответствен опыт: чем больше ситуаций мы проходим за жизнь, чем больше получаем знаний об окружающем нас мире, тем сложнее нас чем-то удивить настолько, чтобы момент действительно запомнился, а значит, был бы прожит с максимальной глубиной. В детстве или юности нам все кажется таким долгим, порой ожидание кажется и вовсе бесконечным: особенно ожидание какого-либо события или, например, учеба в школе, но с возрастом ход времени словно ускоряется. Конечно же, объективно время не изменяет свою скорость. Рассмотрим некоторые объективные объяснения, предложенные человечеству исследователями в ходе изучения процессов, связанных с восприятием времени.

Действительно, наш мозг, сталкиваясь с новой обстановкой и событиями, старается запомнить, «записать» их в своей библиотеке образов как можно детальнее. Стоит обратить внимание на то, что с чем большим количеством деталей сопряжено то или иное событие, тем больше времени понадобится мозгу, чтобы его зафиксировать в необходимом виде.

Поскольку взрослые чаще сталкиваются с определенными событиями, чаще оказываются в конкретных ситуациях, привыкают к происходящему вокруг них, они попросту не замечают огромного количества различных деталей, которые окружают их на работе или дома. Однако же для детей мир – весьма занятное и увлекательное место, полное разнообразных деталей, которые то и дело привлекают внимание. Таким образом, получается, что для детей, занятых познанием окружающего их мира, время идет гораздо медленнее, нежели для взрослых, которые с головой погружаются в работу и череду ежедневной работы. Вот и получается, что чем однообразнее у нас жизнь, тем больше мы совершаем однотипных последовательных действий, не замечая, как проходит время. И чем старше мы становимся, тем больше одинаковых процессов нам необходимо выполнять, что заставляет нас к ним привыкать, и тогда мы вовсе перестаем замечать течение времени.

Вот почему мы ощущаем, что время идет быстрее, когда становимся старше. Почему лето в детстве кажется вечным, а в зрелости пролетает? Чем лучше нам известен мир, тем меньше информации, которую записывает наш мозг, и время, увы, ускользает!

Пять способов замедлить время

1. Продолжение обучения

Изучение новых вещей – довольно очевидный способ регулярно передавать мозгу новую информацию. Если вы постоянно читаете, пробуете новые занятия или тренируете новые навыки, время замедляется.

2. Посещение новых мест

Новая среда может давать массу информации, которая обрабатывается разными участками мозга, – запахи, звуки, люди, цвета, текстуры. Мозг должен все это интерпретировать. Оказываясь в новой среде, вы будете уделять много времени тому, чтобы позволить себе наслаждаться более длительными днями. Однако это не обязательно означает путешествия по миру. Работа в кафе или в новом офисе вполне может оказаться эффективной в данном случае. Или же можно попробовать пойти на ужин в неизвестный ресторан или посетить друга, у которого вы еще не были в гостях.

3. Знакомство с новыми людьми

Все знают, сколько энергии уходит на взаимодействие с другими людьми. В отличие от объектов люди сложны, и поэтому приходится прикладывать больше усилий для процесса общения и взаимопонимания. В таком случае встреча с новыми людьми – хорошая тренировка для мозга. Такое взаимодействие предлагает много новой информации для обработки, такой как имена, голоса, акценты, черты лица и язык тела.

4. Новые виды деятельности

Выполнение нового рода дел требует особенного внимания. Мозг находится в состоянии повышенной готовности, а чувства усиливаются, потому что вы получаете новые ощущения. Когда мозг принимает и замечает каждую мелочь, то этот период времени, кажется, растягивается дольше и дольше в сознании.

5. Спонтанность

Сюрпризы подобны новым действиям: они заставляют чувства усиливаться. Любой человек, который ненавидит сюрпризы, может подтвердить это. Если вы хотите растянуть свой день, быть спонтанным – хороший способ. Попытайтесь неожиданно удивить свой мозг новыми ощущениями – чем меньше времени вы дадите мозгу для подготовки, тем менее знаком он будет с любой информацией, которую получит, и чем дольше он будет заниматься, тем быстрее будет обрабатываться этот период времени. Удивлять мозг – один из лучших способов замедлить время.

Глава IV. Восприятие времени в разных культурах

Хронемика – это наука об использовании времени, о его восприятии и оценке индивидуумами и культурами, особенно в ситуациях невербального общения. В понятие восприятия времени входят пунктуальность, готовность ждать, личное общение людей в реальной жизни и реакции на нехватку времени. Существует серьезная разница в восприятии времени.

Монохронные культуры – склонные соблюдать очередность действий. Время в таких культурах поделено на маленькие точные отрезки, расставленные в порядке и по расписанию, и ими можно управлять. В культуре такого типа на время смотрят как на материальное имущество, которое можно потратить, сберечь или потерять, и фундаментальной ценностью являются регламентированные графики, задачи и «работа на результат».

Возможно, корни такого восприятия времени растут из индустриальных революций XVIII и XIX веков, а классическими примерами являются Соединенные Штаты Америки, Германия и Швейцария, к которым можно добавить Великобританию, Канаду, Японию, Южную Корею, Турцию и Скандинавские страны.

Полихронные культуры – склонные выполнять несколько действий одновременно и проявляющие большую гибкость к планированию времени. Такие культуры обычно меньше сконцентрированы на том, чтобы вести учет каждого момента, и больше значения придают традициям и отношениям, чем выполнению задач. Полихронным культурам свойственно менее деловое отношение к времени, и они не склонны следовать точным календарям и расписаниям. Условное деление времени на часы, дни и недели имеет для них меньшее значение, чем смена времен года, неизменная модель сельской и общинной жизни и календарь религиозных праздников. Многие страны Латинской Америки, Африки, Азии, а также арабские страны входят в эту категорию. В первую очередь Мексика, Пакистан, Египет, Индия, сельские районы Китая, Филиппины, Саудовская Аравия.

Неустойчивые монохронные культуры – находящиеся в промежуточном положении. К таким культурам относится Россия, южная Европа и бо́льшая часть центрально-восточной Европы. Даже в пределах одной страны различные субкультуры могут по-разному относиться к времени. Например, в США мексикано-американцы разграничивают hora inglesa (английское время) – реальное время, которое показывают часы, и hora мexicana (мексиканское время), совсем неточное. Гавайцы регулярно переключаются между двумя системами времени, строгим халом Haole (американским) временем и гораздо более вялотекущим гавайским; и коренные американцы часто различают «индийское время» и обычное.

В современном глобализованном мире понимание восприятия времени той или иной культурой является важным элементом для разрешения дипломатических и бизнес-ситуаций. Непонимание хронемики может привести к неспособности понять намерения, особенно в деловом общении. Например, монохронисты могут рассматривать полихроников как недисциплинированных, ленивых, безответственных и ненадежных, в то время как полихроники могут считать монохронистов одержимыми правилами и формальностями и эмоционально холодными.

В Германии можно сверять часы с прибывающими и отходящими поездами. Например, деловой партнер во Франкфурте может сказать, что, если у него назначена встреча на 9 часов утра, он обязательно должен прибыть на место в 8:57 утра. Затем одна минута уходит на то, чтобы дождаться приглашения в офис, другая на то, чтобы до него дойти, а третья – чтобы войти, сесть и устроиться поудобнее в кресле. Таким образом совещание начнется ровно в 9 утра – по расписанию. От такой точности веет одержимостью.

Последовательный и синхронный подход ко времени

Если вы окажетесь в Бразилии и вас пригласят на вечеринку к 8 вечера, то можете смело опаздывать, если не боитесь увидеть хозяев в домашнем халате и не горите желанием принять участие в организации вечеринки. С вашей пунктуальностью придется надувать воздушные шарики и бегать за пивом, чтоб забить до отказа холодильник. Остальные гости не появятся на пороге раньше 20:45.

В некоторых латиноамериканских странах клиенты зачастую просят агентов по продажам отзвониться перед встречей, как только они сели в автомобиль. Клиент хочет быть уверен в том, что агент действительно находится в пути. Несмотря на то что по сути своей время гибко, предусмотрительному клиенту не придется ждать агента, а агент будет знать, что клиент окажется на месте к его приезду. Таким образом обе стороны тактично избегают возможных извинений.

В США опоздание на пять минут является приемлемым. Десятиминутное опоздание можно себе позволить в крайнем случае, а пятнадцатиминутное считается неприличным. Даже на общественных мероприятиях важное место уделяется пунктуальности. Если запланировано двухчасовое собрание, для ведущих и гостей важно, чтобы все шло по расписанию, так как у многих участников есть другие планы на день. Время ценно, поэтому участники мероприятия ответственно относятся к установленным временным рамкам.

Из этих примеров мы видим, как разные культуры относятся к течению времени. Те, для которых время – запланированная, четкая и линейная смена одного события другим, называются культурами последовательного подхода к времени. А те, для которых прошлое, настоящее и будущее взаимосвязаны, а время более гибко и даже циклично, считаются культурами с синхронным подходом.

Время не объект. Это идея и ощущение. В связи с этим понятие времени очень субъективно и его можно интерпретировать по-разному. Будучи социальным концептом, время позволяет представителям той или иной культуры согласовывать свои дела между собой, а для отдельных членов общества является самым конструктивным способом организовывать свои ежедневные дела.

Однако, несмотря на то что люди могут рассматривать время, основываясь на прошлом, настоящем и будущем, каждому из этих периодов в разных культурах придается разное значение. Представители последовательного подхода к времени воспринимают время как цепочку событий, состоящую из равных частей. Занятия располагаются на этой цепочке линейно, логически выверенно для большей эффективности. Время – нитка, на которую по очереди нанизываются события. Представителям этой культуры в первую очередь важно не отставать от времени, чтобы успеть сделать вовремя все запланированные дела. Именно в соответствии с этими руководящими принципами время контролирует жизнь людей. Можно сказать, что для этих культур время является негибким, неустойчивым и неупругим.

Напротив, для культур с синхронным подходом время является эластичным. Время для них подразумевает одновременное выполнение нескольких дел. Нет четких путей для достижения целей и выполнения разных дел. Тем не менее представители этих культур могут спокойно переключаться между делами, когда это нужно. Такие люди могут мгновенно менять стратегию решения задач, позволяя подходить к концепту времени более творчески.

Представление о том, что время рассматривается и воспринимается по-разному, имеет важное значение для тех, кто живет за границей своей родины, а также занимается интернациональным бизнесом. Представителям последовательного подхода ко времени будет трудно адаптироваться к жизни в странах, где время является эластичным или даже цикличным и, стало быть, не соответствует последовательно выстроенным событиям. И наоборот. Представители синхронного подхода ко времени должны откорректировать свое восприятие времени так, чтобы управляться с графиками и временными ограничениями, накладываемыми на дела странами с последовательным подходом.

В контексте бизнеса время, выделяемое для выполнения задачи, может быть точным, как в случае всех стран с последовательным подходом, или служить ориентиром, как это было бы в культурах с синхронным подходом. Такая разница в интерпретации может вызвать путаницу и непонимание. Это может по-разному сказаться на заключении сделок. Деловые люди из культур с синхронным подходом будут стремиться заключать более длительные контракты с небольшим ограничением или без ограничений по времени, в то время как их партнеры из стран с последовательным подходом будут искать контракты с временными рамками, которые можно контролировать. Другими словами, годовой контракт, пятилетний и так далее.

Деловые встречи в культурном контексте стран с синхронным подходом следует рассматривать скорее как намерение встретиться в определенное время. Однако фактически собрание может быть перенесено на более раннее или позднее время и не закончится до тех пор, пока цели не будут достигнуты. Культуры с последовательным подходом устанавливают временной блок для достижения целей, и как только это время истекает, назначается новое время для будущих совещаний. Причина этого очевидна: есть другие запланированные ранее мероприятия и другие задачи для завершения.

Часто представители культур с синхронным подходом используют временную эластичность и представление о том, что цели должны быть выполнены, как только встреча начинается в качестве переговорной тактики при работе с членами культур с последовательным подходом.

Так, американские бизнесмены ведут переговоры о заключении контрактов в Китае, в ходе которых окончательные решения принимаются до тех пор, пока не придет время спешить в аэропорт. Китайские переговорщики знают, что американские бизнесмены испытывают временное давление и негибкие графики. Азартная игра заключается в том, что американский деловой человек согласится с последними требованиями, чтобы оставаться в пределах выделенных ранее блоков времени.

Концепция восприятия времени, относящаяся к культурам, была идентифицирована Альфонсом Тромпенаарсом, голландским организационным теоретиком, и Чарльзом Хэмпден-Тернером, британским бизнес-философом и исследователем. Они определили в общей сложности семь культурных измерений, которые позволяют улучшить навыки межкультурной коммуникации.

Ниже приведены семь культурных измерений, задуманных Тромпенаарсом и Хэмпден-Тернером.

Ниже представлены различия между странами с последовательным и синхронным подходом к времени.

Отношение ко времени часто просто радикально различается между разными культурами. Например, в большинстве стран Средиземноморья, Ближнего Востока и в менее развитых странах Азии опаздывать на встречу или долго приниматься за дело считается принятой нормой. Однако в таких странах, как США, Япония, Англия, Швейцария, где пунктуальности уделяется особое внимание, за подобные привычки вас едва ли не проклянут.

Например, в японской железнодорожной системе понятие «по расписанию» относится к поездам, которые приходят с опозданием меньше одной минуты, тогда как во многих других странах это понятие будет распространяться на поезда, приходящие с пятнадцатиминутным опозданием.

На следующей странице – острое наблюдение петербургского публициста Михаила Иванова, вполне характеризующее японский дух времени:

«Это было в Киото, на перроне железнодорожного вокзала. Неподалеку стоял молодой человек в фуражке и мундире железнодорожника. Подошел поезд, пассажиры сели, поезд тронулся. Молодой человек вдруг театрально вскинул руки и громко, нараспев, что-то прокричал. Поезд набрал ход и покатил себе, а молодой человек в фуражке энергично показывал на него пальцем в белой перчатке и монотонно кричал вслед одну и ту же фразу.

– Что он кричит? – спросил я у переводчицы.

– Он кричит, что поезд ушел и ушел вовремя.

– И пальцем показывает?

– Да.

– Но зачем?!

Она объяснила, что так положено, что всегда так кричат, когда уходит поезд, чтобы у пассажиров на перроне осталось ощущение порядка и законченности процесса. Я бы не поверил, если бы не видел все это собственными глазами. Нет, вы представьте себе железнодорожника на перроне Московского вокзала, который кричит вслед каждой уходящей электричке: „Она ушла! Ушла вовремя, дорогие товарищи!..»

Восточные и западные культуры относятся ко времени совершенно по-разному, и даже внутри этого разделения существуют большие различия в восприятии времени. В Западном полушарии, США и Мексике используют время настолько по-разному, что это приводит к серьезным разногласиям.

Отношение ко времени менялось на протяжении всей истории. Темп современной западной жизни с ее фастфудом, экспресс-доставкой, быстрорастворимым кофе, сроками годности товара, быстрыми знакомствами, кнопками быстрого набора телефонного номера и т. д., а также с зависимостью от часов и с постоянным давлением времени, под которым, как нам кажется, мы находимся, был бы совершенно непонятен людям, жившим всего еще сто лет назад.

До появления трансконтинентальных железных дорог, телеграфа и введения стандартного времени в 80-х годах XIX века разные страны, штаты и даже соседствующие города жили каждый по своему собственному времени, не принимая никаких попыток согласовать его друг с другом. Несмотря на широкое распространение и доступность обычных и наручных часов, большая часть мира все еще сверяла время с ходом Солнца и Луны вплоть до конца XIX века.

Ориентация во времени

Мы можем рассматривать отношение разных культур к времени с точки зрения их национального отношения к прошедшему, настоящему или будущему. Ориентация во времени той или иной культуры влияет на то, как она оценивает время, и на степень убежденности в том, что она его может контролировать. Например, Франция скорее ориентируется на настоящее, а Великобритания – на прошлое. Часто, но не всегда, у стран с длинной историей, таких как Индия или Китай, прослеживается тенденция к ориентации на прошлое, а более молодые страны, например США, устремлены в будущее.

Страны с ориентацией на будущее ведут свою жизнь по часам. США имеет самый быстрый в мире ритм, может быть, в какой-то мере потому, что многие американцы гонятся за «американской мечтой» и время для них меряется на вес золота. Ментальные установки типа «время – деньги» побуждают считать буквально каждую секунду собственного времени.

Это страна с индивидуалистической культурой, сосредоточенной на достижениях, в которой главная ценность – бизнес с его беспокойным стилем жизни, являющимся залогом успешности, статусности и значимости. В обществе, ориентирующемся на прибыль, время – это драгоценный, даже дефицитный товар. Оно утекает быстро, как горная речка весной, и если вы хотите выловить в его водах большую рыбу, то нужно плыть по его течению так же быстро. Американцы – деятельная нация, им невыносимо бездействие. Прошлое ушло, но настоящее можно ухватить, разделить, упаковать и заставить работать на себя в ближайшем будущем.

В США нужно делать деньги, иначе вы никто. Если вы еще на протяжении 40 лет будете трудоспособны и хотите сколотить состояние в размере 4 миллионов долларов, это значит, что ежегодно вы должны зарабатывать 100 тысяч долларов. Из расчета, что в году 250 рабочих дней, получается, что в день вы должны зарабатывать 400 долларов, а в час – 50. Про время американцы также говорят, что его можно тратить, терять, планировать и накапливать.

Это звучит достаточно логично до тех пор, пока мы не решим примерять эту идею к другим культурам. Потерял ли рыбак из Португалии время впустую, не поймав ни одной рыбы за два часа? Неужели немецкий композитор, французский поэт, испанский художник, не создавшие ни одного произведения на прошлой неделе, упустили возможности, которые можно перевести в денежный эквивалент?

За стрелками часов неотступно следят больше всего в кипящих жизнью городах. Люди там движутся намного быстрее, чем жители небольших поселений. Исследование, посвященное поведению детей в супермаркетах, показало, что малыши из мегаполиса передвигались почти в два раза быстрее, чем их сверстники, живущие в маленьком городе; провели треть времени, общаясь с продавцами и другими покупателями, и значительно меньше времени – физически касаясь предметов в магазине. Другие исследования нашли почти идеальную взаимосвязь между численностью населения и скоростью ходьбы.

Американцы – не единственный народ, обожествляющий время. В Германии и Швейцарии время практически стало религией. Эти страны наравне с Великобританией, англосаксонской культурой в целом, Нидерландами, Австрией и Скандинавией считают, что время и действие – линейны. Им кажется, как и американцам, что если они не распланируют время и не сделают никаких дел, то просто потеряют его впустую.

Эти страны относятся к монохронному типу, то есть предпочитают делать только одно дело, а не сразу же несколько дел одновременно, сконцентрировавшись на нем и следуя временным ограничениям. Они полагают, что таким образом им удастся выполнить больше дел и выполнить их более качественно. Более того, будучи вдохновленными протестантской этикой, они сравнивают рабочее время с успехом: чем больше ты работаешь (чем больше времени тратишь на работу), тем более успешным ты будешь, тем больше денег ты заработаешь. Для американцев эта идея полноправна, в классово сознательной Британии эта идея пользуется меньшей популярностью, а в странах Южной Европы она показалась бы совершенно потусторонней, ибо власть, привилегии и право рождения отрицают эту теорию на каждом шагу.

В японской культуре время также играет очень важное значение несмотря на то, что японцы, возможно, уделяют больше внимания тайм-менеджменту и целесообразному образу жизни, чем американцы, и, следовательно, чувствуют себя менее перегруженными и раздраженными.

Страны с ориентацией на будущее, такие как, например, Индия, воспринимают время более равнодушно. В Индии, по сравнению с Японией, никого не удивит и никто не будет обеспокоен, если поезд прибудет не по расписанию, а с опозданием в несколько часов или даже в целый день. Возможно, для таких стран, за плечами которых тысячелетняя история и, соответственно, длинная временная перспектива, периоды времени, измеряемые в минутах или даже часах, кажутся несущественными.

Там, где в приоритете социальные отношения, существует гораздо более спокойное отношение ко времени. В традиционных азиатских странах, таких как Пакистан, Индия, Тибет и Непал, где, как правило, многие люди делят большие дома с их большими семьями, ритм жизни размеренный.

Возможно, неудивительно, что жизнь в жарких странах протекает медленнее и существует сильная взаимосвязь между климатом, измеряемым средними максимальными температурами, и темпом жизни. Это может быть вызвано общим недостатком энергии в изнурительной жаре или тем фактом, что люди в более теплом климате просто тратят время, чтобы наслаждаться жизнью.

Очевидно, что базовая система ценностей культуры также отражается в ее понятиях о ритме жизни.

Доиндустриальное безвременье

Однако существуют и такие культуры, которые, по-видимому, слабо ориентируются во времени, проявляя не столько расслабленное отношение ко времени, сколько вообще никакого. В этом контексте часто упоминается племя Пираха тропических лесов Амазонки. У этого племени чрезвычайно ограниченный язык, основанный на напевании и свисте. У них нет цифр, письма, искусства, нет названий цветов, нет конкретных религиозных убеждений и истории сотворения мира. У них также нет реального понятия времени. В их языке нет прошедшего времени, они живут только в настоящем: когда они больше не могут что-то воспринимать, то эта вещь или явление фактически перестает существовать для них.

У племени Хопи, обитающего в штате Аризона, США, а также у некоторых других племен коренных американцев есть язык, которому не хватает глагольных времен, и их язык избегает всех линейных конструкций во времени. В языке Хопи существуют два слова, с помощью которых это племя ближе всего подходит к восприятию времени: одно из них – слово «раньше», другое – «позже». Хопи, похоже, имеют плохое представление о линейном времени (или вообще его не имеют), как его воспринимает большая часть западного мира, и неудивительно, что их религиозные убеждения включают циклический взгляд на время, подобно древнеиндуистской и буддийской вере в существование «колеса времени».

У многих примитивных сельскохозяйственных и охотничье-собирательских обществ совсем другое отношение ко времени и работе, нежели у промышленно развитого Запада. Например, племя Капауку из Папуа – Новой Гвинеи не любит работать в течение двух дней подряд. Кунг-бушмены пустыни Калахари на юге Африки работают два с половиной дня в неделю, обычно шесть часов в день.

Скорость и ритм жизни

Япония – одна из самых быстроразвивающихся стран в современном мире.

По всему миру люди проживают свои дни в разных ритмах и на разных скоростях. Это отражается в таких простых вещах, как отношение к работе или точность хода часов.

Социальный психолог Курт Левин посвятил много времени изучению вопроса: как разные культуры по-разному воспринимают время?

Согласно исследованиям Левина, прежде всего ритм жизни населения страны определяет ее экономика: экономическое здоровье страны в целом, средний доход обыкновенного гражданина, качество еды. Страны с активной экономикой ценят время больше – так же как страны, ценящие время, имеют развитую экономику. Это взаимоусиливающий цикл. Следовательно, почти во всех случаях, чем богаче общество, тем оно резвее.

Индустриализация – близко связанный с экономическим здоровьем фактор, влияющий на скорость жизни. Антрополог Аллен Джонсон вывел эволюционную прогрессию, произведенную индустриализацией, начинающуюся от общества «с избытком времени», переходящее в общество «с изобилием времени», становящееся обществом с дефицитом времени. Именно такой тип общества присущ большинству индустриально развитых стран.

Время и многозадачность

Жители Южной Европы в свою очередь обычно занимаются несколькими делами одновременно, а не выполняют их по очереди. Чем больше дел они могут сделать одновременно, тем более счастливыми и довольными становятся. Они организуют свою жизнь совершенно по-другому – не так, как это делают американцы, немцы и швейцарцы. Таких людей мало интересуют расписания или пунктуальность. Они имеют их в виду, особенно если на этом настаивает их коллега или партнер из культуры с линейным подходом к времени, но для южноевропейцев настоящая реальность важнее деловых встреч.

Испанцы, итальянцы и арабы не успокоятся, пока не доведут беседу до конца, и не будут обращать внимание на уходящее время. Для них лучший способ инвестировать свое время – это довести сделку до завершения. Для итальянца восприятие времени обычно зависит от его ощущений, а не от стрелки часов. «Почему вы так недовольны тем, что я пришел к 9:30?» – спросит он своего коллегу из Германии. «Потому что в моем ежедневнике написано, что мы встречаемся ровно в 9», – отвечает он. «Тогда исправьте время в своём ежедневнике на 9:30, и всем будет хорошо», – таков будет логичный ответ итальянца. Для итальянца важна сама причина встречи и поддержание деловых отношений с партнером, а не соблюдение формальной пунктуальности. Немцам и швейцарцам этого не понять, поскольку таким образом рушится их порядок, организованность и точность.

Испанец в этой ситуации встал бы на сторону итальянца. У испанцев есть своя причина, по которой они достаточно небрежно относятся к пунктуальности. Немцы верят в простую истину – научную. А испанцы, наобор от, всегда помнят о существовании двух истин: непосредственной реальности и ее поэтической целостности. Немцы думают, что они с испанцами во время общения смотрят друг другу глаза в глаза, а испанцы, помня о двойной истине, смотрят на собеседника так, будто кроме него существует еще вторая реальность, там, где первое место занимает перспектива на долгосрочные и благоприятные отношения между партнерами, а даты и время встреч могут подвергаться изменениям. Что касается встреч, то на испанские встречи лучше не приходить точно по расписанию.

Не многие жители Северной Европы и Северной Америки могут примириться с тем, что время можно использовать для одновременного выполнения нескольких дел. Немцы и швейцарцы только запутаются. Для немцев разделение программ, графиков, процедур и производства – самый надежный путь к эффективности. Швейцарцы, еще больше подчиняющиеся расписаниям и правилам, сделали точность национальным символом. Это относится к их часовой индустрии, их оптическим инструментам, их фармацевтическим продуктам, их банковскому делу. Самолеты, автобусы и поезда отправляются точно по расписанию. Соответственно, все может быть точно рассчитано и предсказано.

В странах, где люди занимаются делами по порядку, время отсчитывается по часам и календарям, оно распределено на абстрактные части для удобства его измерения и использования. В арабских и латинских странах, где люди занимаются несколькими делами одновременно, время отсчитывается относительно каких-то событий или межличностных отношений. Это субъективное удобство, которым можно управлять независимо от того, что показывают часы.

«Мне нужно бежать», «у меня нет времени» – скажет американец. А испанец или араб, который с презрением смотрит на такое преклонение перед расписаниями, сказал бы что-то подобное только в крайнем случае – на пороге смерти.

Назад в будущее

В индустриализованных западных культурах время представляется дорогой, по которой мы идем, к жизни относятся как к путешествию, а к смерти – как к концу пути. Мы представляем себя в роли путешественников, которые уже оставили какую-то часть пройденного пути позади себя (прошлое) и которые видят неистоптанную дорогу будущего перед собой.

Люди, ориентированные на линейное восприятие времени, не считают будущее совершенно неизведанным, поскольку они протаптывают к нему тропинки путем тщательного планирования. Американские руководители, со своими ежеквартальными прогнозами, расскажут, сколько денег они собираются заработать в течение следующих трех месяцев. Сотрудник швейцарского вокзала уверит вас, без каких-либо сомнений, что поезд из Цюриха в Люцерн уедет завтра в 9:03 и прибудет в место назначения ровно 9:48. Он не ошибется.

Часы, календари и компьютеры – это устройства, которые не только учат нас быть пунктуальными, но и заставляют привыкать работать с целями и сроками. Можно сказать, что мы «делаем будущее». Мы не можем все знать (это стало бы настоящей катастрофой для организаторов скачек и писателей детективных рассказов), но мы устраняем то неизвестное, что может нам принести будущее, насколько это возможно. Наше личное планирование собственной жизни обеспечивает уверенность в будущем. Мы знаем, например, что в течение следующего года будем вставать в определенное время, работать много часов, отдыхать в назначенные сроки, играть в теннис в субботу утром и оплачивать кредиты в определенные дни.

Глава V. Власть времени

Мы уже знаем, что наш мозг скрывает эффективные биологические часы, которые регулируют наше ощущение сонливости ночью или чувство голода в полдень. Но это не единственный наш внутренний таймер – согласно результатам генетических исследований, существуют тысячи биологических часов для остальных частей тела, выполняющих определенные действия в сердце, поджелудочной железе, коже, легких. Благодаря прогрессу в исследованиях на генетическом уровне мы знаем, что в дополнение к центральным часам человеческого тела, расположенным в мозге, есть много других периферических часов, рассеянных по всему телу, которые управляют определенными функциями. Чтобы сохранять точное время во всех биологических часах тела, идеальным является строгий распорядок дня в отношении отдыха, физической активности и питания. Хотя однообразная жизнь довольно скучна, она способствует правильному функционированию организма. Синхронизация всех часов тела контролирует массу тела и может иметь решающее значение для оптимизации определенных процедур.

Например, в случае лечения онкологических заболеваний применение химиотерапии в соответствии с ритмами организма может иметь значительные преимущества. Раковые клетки характеризуются тем, что они аритмичны и постоянно удваиваются в организме, который хорошо синхронизирует свои циклы. Прием химиотерапии в нужное время может вызвать уменьшение опухоли с меньшим количеством побочных эффектов для остальных органов. Но для этого нужно детально знать ритм работы биологических часов конкретного организма. Существуют различные факторы, определенно способные внести помехи в работу наших внутренних часов, вне зависимости от нашего желания.

Окружающая среда

Здесь играют роль такие факторы, как климат, погодные условия. Место, где мы живем, напрямую связано с нашим самочувствием.

Перелеты в дальние страны и смена климата являются ярким примером того, как могут расстроиться наши биологические часы. Достаточно привести пример со знакомой каждому человеку акклиматизацией. Помимо этого, когда начинается смена часовых поясов, мы чувствуем себя дезориентированными, сонными в неподходящее для сна время суток, потому что после смены часовых поясов наши биологические часы говорят нам одно, в то время как внешняя среда дает нам совсем другую информацию.

Сменная работа – это еще один пример того, как мы можем выйти из биологического ритма, и это тоже может перерасти в расстройство биологических часов в долгосрочной перспективе. Люди, работающие в ночную смену, испытывают не только трудности со сном (чувство сонливости на работе или бессонницу в течение дня), но и другие системы в их организме также могут ощущать последствия, и они могут стать хроническими. Неясно, почему именно существует данная связь работы в ночное время со сном. Эти явления подчеркивают, как определенные формы поведения или образ жизни могут влиять на работу биологических часов организма, но также существуют и другие факторы, такие как генетика и химия тела.

Временной график выработки мелатонина и кортизола

Взаимодействия часов с различными факторами являются сложными, так же как и их влияние на различные системы организма, но мы начинаем понимать больше о том, как работают «гайки» и «болты» биологических часов и влияют на каждую систему тела. Поскольку биологические часы на самом деле являются биологическим явлением, с ними могут происходить проблемы, которые имеют меньшее отношение к образу жизни или окружающей среде и больше связаны с механизмами самих часов. Например, связь между диабетом и часами – это нечто большее, чем просто изменение цикла сна, хотя сон может иметь значение. Биологические часы тесно связаны с работой наших органов и нашим здоровьем.

Ритм сердца, иммунитет и прививки

Сердце – это орган, который, полагается на биологические часы мозга для подсказок. В течение многих лет исследователи отмечали, что проблемы с сердцем, такие как фатальные аритмии, чаще возникают в определенное время дня, как рано утром, так и в меньшей степени в вечерние часы. Прием лекарств от повышенного кровяного давления вечером улучшает их эффективность, потому что они работают с ритмами организма. Причина этого недавно стала ясна: генетический фактор, участвующий в ритме часов мозга, также контролирует электрическую активность в сердце.

Исследования показали, что у мышей, у которых отсутствует этот фактор, гораздо больше проблем с сердцем, чем у нормальных мышей. Понимание этой связи может помочь специалистам в разработке лекарств для снижения риска сердечных заболеваний у людей путем стабилизации уровня этих соединений.

Большинство из нас чувствуют себя более восприимчивыми к болезням и заболевают гораздо быстрее, когда лишены сна или испытывают его недостаток. Причиной этого, по мнению ученых, является разрегулирование работы внутренних часов. Животные, которым вводили вакцины в определенное время дня, когда определенные клетки наиболее активно выполняют свои функции в организме, имели гораздо более сильный иммунный ответ, даже спустя недели. То же самое, скорее всего, верно для людей.

Ритмы тела не только повышают способность вакцин поддерживать иммунитет – они могут влиять на способность организма самостоятельно бороться с инфекцией. Мыши подвергались бактериальной инфекции, и степень их заражения отражала время дня, когда они были заражены. Эти эффекты можно пронаблюдать не только в лаборатории. Например, младенцы, которым дают вакцины после полудня и которые спят больше сразу после этого, имеют лучший иммунный ответ на прививки. Вполне вероятно, что тот же эффект имеет место у взрослых, так как наша иммунная система колеблется аналогичным образом.

Тело человека – прекрасный и удивительный механизм, живущий и работающий по своим собственным законам. Человеческий организм подобен целой Вселенной, в которой одновременно происходят десятки, сотни и даже тысячи процессов на молекулярном уровне. Будь то рождение, взросление, болезнь или даже смерть – каждый из этих процессов по-своему уникален и включает в себя вереницу различных взаимодействий. Происходящее внутри наших тел, столь загадочное и интригующее для простого обывателя и очевидное для ученых и медиков, можно изучать бесконечно.

Старение – это процесс, постоянно напоминающий нам о том, что время движется, жизнь идет своим чередом. Этот медленный и сложный процесс интригует умы ученых на протяжении веков. На сегодняшний день исследователи уже в некоторой степени могут пролить свет на происходящее в организме человека с течением времени.

Условно, старение – это процесс, которому подвергается организм человека на протяжении всей жизни. Это процесс изменений, которые происходят с телом с момента рождения и начала жизни до самого ее окончания. Даже сейчас, когда вы читаете эти строки, безжалостно бегут секунды, за ними минуты, плавно перетекая в часы, и это время уже не вернуть назад. Процесс происходит на молекулярном и клеточном уровнях, медленно меняя структуру человеческого организма, замедляя метаболизм, течение всех жизненных процессов, медленно переходя в окончание жизни – смерть. На сегодняшний день не существует четкого, всеобъемлющего и точного определения того, когда наступает старость и что это такое.

В разных странах пенсионный возраст сильно варьируется, так же как и продолжительность жизни. Помимо этого, восприятие и понимание того, какой возраст можно считать старостью, зависит от мироощущения людей разного возраста. Спросив человека тридцати лет о том, какой возраст можно считать старостью, вы услышите ответ «65 лет», в то время как, задав тот же самый вопрос человеку 65 лет, вы, скорее всего, услышите ответ «75». Чем старше мы становимся, тем дальше для нас отодвигается граница старости.

Разные представления о взрослении и старении

Как мы знаем, разные люди по-разному воспринимают взросление и старение. Более того, разные люди и даже целые народы стареют по-разному: тела представителей разных наций по-разному подвергаются возрастным изменениям. Помимо этого существует разница между биологическим и психологическим возрастами, которые также имеют между собой определенную связь. Представьте, в ходе различных исследований и тестов учеными было выяснено, что даже некоторые системы организма и части тела подвергаются возрастным изменениям медленнее, чем другие. Также важно помнить, что кроме биологического и психологического возрастов существует так называемый функциональный, который подразумевает под собой возможность выполнения ежедневных способностей.

Старение – процесс глобальный, вовлекающий в себя увядание функций всех жизненно важных органов и систем. Физические признаки старения человека знакомы всем нам, и каждому из нас наверняка придется столкнуться хотя бы с некоторыми из них, поскольку до сих пор еще никому не удавалось избежать старения или повернуть время вспять. Итак, физические признаки старения включают в себя:

• истончение и седение волос;

• сухость и неэластичность кожи;

• ослабление голоса;

• хрупкость костей, что увеличивает риск их повреждений и переломов при падении;

• разрушение зубов, проблемы с деснами;

• целый ряд заболеваний, сопряженных со старостью и наблюдаемых врачами-геронтологами: артрит, катаракта, остеопороз, рак;

• ослабление стрессоустойчивости: организм теряет возможность сопротивляться стрессу;

• проблемы с пищеварением, затруднения при глотании, плохое усвоение пищи организмом;

• ослабление функционирования иммунной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем;

• ухудшение зрения;

• снижение слуха;

• снижение полового влечения;

• ухудшение сна.

Биологические процессы, происходящие с телом стареющего человека, напрямую связаны с повреждением и разрушением клеток организма. Например, при достижении определенного возраста у каждого человека меняется процесс выработки коллагена, что делает его кожу подверженной возникновению морщин. Те клетки, которые ответственны за выработку темного пигмента, окрашивающего волосы, перестают его производить, вследствие чего волосы седеют.

Большинство клеток в нашем организме, за исключением клеток сердца и мозга, обладает способностью регулярно обновляться в течение естественного жизненного цикла. На основании этого можно было бы предположить, что клетки бессмертны. Но на самом деле это не так, клетки имеют ограниченный жизненный цикл. Некоторые исследователи выдвинули предположение, что клетки человеческого организма генетически запрограммированы обновляться для воссоздания нами себе подобных, попросту говоря, для рождения детей, после чего репарационная функция клеток начинает увядать. Похоже, существует некоторый предопределенный лимит обновления клеток организма, в рамках которого клетка может себя воссоздать, – по результатам исследований количество репараций составляет от 40 до 60. Даже стволовые клетки, на которые ученые возлагают столь огромные надежды в связи с тем, что их можно задействовать в процессах, предотвращающих старение, также подвержены деградации, но с более меньшей скоростью.

Помимо естественных физических признаков старения со временем нарастают и психологические особенности, присущие людям преклонного возраста. Они включают:

• приверженность к привычному стилю жизни, следование ежедневной рутине;

• избегание рисков;

• депрессии;

• снижение умственных и мыслительных способностей;

• ухудшение памяти.

В целом пожилые люди склонны к более спокойному и адаптивному поведению.

Пожалуй, каждому из нас приходилось сталкиваться с изменениями поведения близких преклонного возраста. С возрастом характер наших близких, бабушек, дедушек и других представителей старшего поколения претерпевает значительные изменения. Если говорить непосредственно об изменениях характера, то они тесно связаны с гормональным сдвигом. Как правило, уровень мужских и женских гормонов зависит от генетической предрасположенности, но неизбежно снижается год за годом после достижения человеком определенного возраста.

Основными изменениями мышления в старости являются забывчивость, тревожность, а иногда агрессия и склонность манипулировать окружающими. Когда мы начинаем все чаще замечать за близкими в пожилом возрасте невыполненные обещания, забытые договоренности, небольшие пробелы в памяти, то можем говорить, что это и является началом старости.

Приходилось вам встречать женщин преклонного возраста, раздражающихся по пустякам и вечно ворчащих? Злоба и агрессия часто идут рука об руку со старостью, что в действительности связано с тем, что у женщин меняется гормональный фон, с преимущественным снижением т. н. гормонов счастья и повышением концентрации гормона стресса. В связи с этими биологическими процессами, происходящими в организме женщин, характер часто становится скверным. Но, к счастью, на сегодняшний день медицина определенно достигла того уровня, на котором способна медикаментозно корректировать подобные состояния наших близких почтенного возраста, применяя гормональные препараты.

Непременный спутник старости, забывчивость, пожалуй, самый распространенный среди пожилых людей. Он же является и самым грозным и опасным. Скорость происходящих в мозге процессов снижается, что чревато появлением рассеянности и невнимательности.

Ещё один сигнал наступления старости – обидчивость. Безусловно, эта черта больше присуща женщинам, но может проявляться у представителей обоих полов. Как правило, разговаривая с пожилыми людьми, мы стараемся аккуратнее подбирать слова, случайно не сказать лишнего. Обидчивые люди могут быть довольно отходчивы, но часто случается и наоборот: из-за невзначай сказанных слов пожилой человек способен серьезно разволноваться, а это уже чревато другими проблемами со здоровьем.

Отдельное место в вопросе психологической стороны старения занимает беспокойность или тревожность. Глубинная причина тревожности пожилых людей часто лежит в страхе смерти. Смерть оказывается уже не так далеко, как казалось раньше, когда люди жили, работали и активно занимались повседневными делами. Одновременно с этим время забирает из жизни друзей-ровесников, что вызывает беспокойство. Что дальше? Что будет потом?

Изменениями психики пожилых людей занимается врач-геронтопсихиатр. Геронтопсихиатры отмечают, что жалобы на плохое настроение – самые частые жалобы у людей преклонного возраста. Часто пожилые отмечают, что чувствуют пустоту и ненужность, где центральное место занимает само старение. Такие люди испытывают одиночество, ищут доброжелательных собеседников.

Часто мы можем наблюдать за пожилыми родственниками и некоторую скупость. Это качество можно связать с тем, что человек перестает работать и зачастую быть работоспособным, теряя из-за этого уверенность в завтрашнем дне и финансовом положении. За этой неуверенностью и стоит стремление экономить на всем.

Кроме этого, у пожилых людей появляется гораздо больше свободного времени для праздных размышлений о большей части прожитой жизни, о правильности принятых решений, люди подводят определенные итоги, что также вполне естественно может быть сопряжено с тревогой и беспокойством.

Выражение «счастливая старость» можно, скорее, встретить в художественной литературе, нежели в реальной жизни, поскольку этот жизненный этап едва ли можно назвать счастливым, особенно по сравнению с предшествующими возрастными периодами. Пожалуй, счастливой старость могут сделать достаточно хорошее физическое здоровье без выраженных возрастных изменений, сохранение активного образа жизни, материальное благополучие и наличие детей и внуков. Но, безусловно, крайне важно, чтобы человек находился в согласии и гармонии со своим внутренним миром, принимая возраст и встречая его с достоинством. Лишь только в этом случае можно говорить об удовлетворенности старостью.

Нельзя сказать, что старость награждает человека всеми вышеперечисленными особенностями. Старость, как правило, лишь обостряет ключевые черты характера. Черты характера конкретного человека необязательно должны приобретать негативный оттенок – стоит выделить и мягкость, доброту, приобретаемые в старости. Но ученые больше все же склонны предполагать, что за счет возрастных изменений происходит сдвиг в негативную сторону присущих ранее черт характера.

Большое разнообразие характерологических черт создает весьма общую, яркую, порой даже противоречивую картину психологического мира пожилых людей.

И все же без ответа остается вопрос: «Почему у разных людей одного и того же возраста в старости сохраняются покладистый характер и интеллект, в то время как у других проявляются серьезные личностные изменения?» Часто мыслительная работа пожилых людей приводит их к тому, что они становятся спокойны, самодостаточны и занимают созерцательную позицию. Болезни, недуги воспринимаются как часть жизни. Люди больше стремятся к природе, к животным, стараются бескорыстно помогать окружающим, находят новые радости в жизни.

Связь биологических процессов с психологическими изменениями находит свое отражение в угасании психических процессов. Упадок проявляется в понижении жизненного и психического тонуса, естественном снижении объема текущих психических процессов. Люди старшего поколения пассивны, менее инициативны, круг их интересов со временем заметно сужается. Как правило, старые люди разговаривают изо дня в день на повседневные темы.

Как же распознать приближение старения и замедлить время? На сегодняшний день, как мы знаем, предотвратить старость не является возможным. Логичнее было бы здесь применить выражение «правильное старение». Стоит начать с того, что ключевое место в данном вопросе занимает укрепление физического здоровья, потому как, мы увидели ранее, оно тесно связано с психическим и является основополагающим фактором поддержания всех функций человеческого организма. Важно сократить прогрессирование болезней и сохранить физическую активность.

Часто можно увидеть пожилых людей, делающих умеренную физическую зарядку на свежем воздухе рано утром, занимающихся скандинавской ходьбой. Далее необходимо учитывать то, что пожилым людям крайне необходимы новые события. Новые впечатления дарят пожилым людям яркие эмоции и делают мироощущение насыщенным. Помимо этого, крайне важна та деятельность, которой занимается человек в старости.

Деятельность пожилого человека, как правило, определяется им самим и его предыдущей профессией. В старости для человека очень важно придавать осмысленность действиям. Возможна активная социализация среди ровесников, использование всех возможностей к обучению и легкому труду.

Еще один немаловажный аспект – общение стариков с близкими. Часто жизнь детей для стариков напрямую является продолжением их собственной жизни, и они с интересом и вдохновением наблюдают за достижениями потомков. Именно поэтому важно общение между поколениями на одном языке.

Если рассматривать проблему сдерживания процессов старения с глобальной позиции, то стоит отметить важность политического и социального факторов: в разных странах применяется различная социальная политика относительно пожилых людей и пенсионеров. В высокоразвитых странах статус пожилых людей и забота государства о них находятся на достаточно высоком уровне, позволяя людям, принадлежащим к этой категории, вести весьма активную жизнь в старости, в то время как в других государствах значение пожилых людей сильно занижено. Обеспечение пожилых людей и поддержание работы государственных систем по их обеспечению является одной из важных задач государства.

Голубые зоны

Но не стоит забывать о долгожителях. Есть места на Земле, где, если кто не доживет до ста лет, остальные недоумевают. Такие места изучались на протяжении десятилетий, они получили название «голубые зоны». Оказывается, голубые зоны существуют в нескольких точках земного шара:

1. Лома Линда, Калифорния;

2. Никойя, Коста-Рика;

3. Сардиния, Италия;

4. Икария, Греция;

5. острова Окинава, Япония.

Помимо того что люди, населяющие эти зоны, живут до ста лет, они страдают лишь небольшой частью проблем со здоровьем по сравнению со всеми остальными землянами в возрасте тридцати, сорока, пятидесяти и более лет. Деменция, проблемы с сердцем и депрессия почти не встречаются среди людей, живущих в голубых зонах. Это означает, что эти люди живут фантастически качественной жизнью на всем ее протяжении.

Что не так со всеми остальными? Например, в Соединенных Штатах Америки 50 % людей, которые умирают каждый год, уходят от болезней сердца и от рака – и то, и другое можно предупредить. Мы знаем, что на Земле существуют целые народы, среди которых не встречаются сердечные болезни. Также известно, что есть страны, люди в которых практически не болеют раком.

Голубые зоны Земли

Жители голубых зон очень редко заболевают многими из тех болезней, которые встречаются среди людей, населяющих остальной мир (и, следовательно, живут более приятно, безболезненно), но и обладают оптимальным здоровьем почти до смертного одра. Этих счастливцев объединяет образ жизни и следование определенной диете.

Ориентируясь на их правила жизни, вы не только улучшите свое здоровье здесь и сейчас, но и гарантируете самим себе, что избежите грозных болезней-убийц в будущем.

Ученые, исследовавшие голубые зоны, сделали некоторые выводы об этих группах. Вот что они собою представляют:

1. Семья.

Семья в этих культурах подчеркивается как самая важная вещь в жизни людей. Приоритетным является регулярное посещение родственников, общение с членами семьи. Практически все в этих культурах вращается вокруг социального взаимодействия.

2. Отказ от курения.

3. Растительная диета.

Основную часть каждого приема пищи составляют растения. Но это не означает, что жители голубых зон не едят мясо или углеводы. Это означает, что основой каждого приема пищи являются растения, за которыми следует меньшая порция мяса или рафинированных углеводов.

4. Постоянная невысокая физическая активность.

Когда мы говорим о физической активности в наши дни, мы обычно подразумеваем поход в спортзал. На самом деле люди, которые живут дольше всех, не увлекаются экстремальными тренировками – они просто регулярно занимаются упражнениями и физически активными делами, такими как садоводство, походы, или выполняют другой труд, необходимый для ведения сельского хозяйства ежедневно.

Давайте познакомимся с некоторыми секретами долголетия, которые отметили исследователи.

Икарийский секрет

Икарийцы ставят свою семью на первое место и имеют действительно тесные семейные связи – а крепкие социальные контакты, как известно, уберегают от депрессии и стрессов. Они проходят в среднем по 5 миль в день по неровной местности (как пастухи).

Они пьют красное вино и любят посмеяться.

Окинавский секрет

Окинавцы имеют невероятно прочные социальные связи – друзья и семья, которые помогают обеспечить эмоциональную, физическую и даже финансовую поддержку. Многие из жителей Окинавы имеют собственные сады, в которых ежедневно подолгу гуляют, и придерживаются растительной диеты.

Крионика – дверь в будущее

Совершенно новым открытием, своеобразной дверью в будущее стала крионика.

Это слово происходит от греческого «мороз» и обозначает технологию сохранения в состоянии глубокого охлаждения – криоконсервации – людей и животных с тем, чтобы в будущем их снова оживить. При современном состоянии технологии криоконсервация людей и крупных животных невозможна: заморозив человека, оживить его пока возможности нет. На сегодняшний день людей подвергают криоконсервации только после подтвержденной и юридически зафиксированной смерти головного мозга. Ученые, занимающиеся исследованиями в области крионики, полагают и надеются на то, что когда-нибудь благодаря технологическому прогрессу подвергшихся заморозке людей возможно будет вернуть к жизни.

Основной идеей крионики является замораживание только что умерших людей. В идеале живых людей – пациентов, обреченных на смерть. Подобным пациентам криоконсервация предлагает возможные шансы к излечению в будущем – очень похоже на своеобразную машину времени, не так ли? Только что умершие люди должны быть заморожены до ультранизких (криогенных) температур и в дальнейшем сохранены в жидком азоте.

Благодаря крионике можно сохранить криопациентов в неизменном состоянии до того времени в будущем, когда с помощью новейших технологий станет возможным восстановление клеток, тканей, органов и всех функций организма в целом.

Криогенные камеры будущего

Крионика объединяет в себе криобиологию, криогенную инженерию и практику клинической медицины с целью разработки и применения криостаза, то есть сохранения в неизменном состоянии биологических объектов путем их замораживания до ультранизких температур. Чтобы осуществить криостаз, в тело человека через кровеносную систему должны быть введены криопротекторы – особенные химические вещества, способные уменьшать повреждения структуры тканей при замораживании. После того как эти вещества вводят в организм, тело постепенно охлаждают, пока оно не достигнет температуры жидкого азота (практически минус 200 градусов). После этого тело помещают в большой термос, наполненный жидким азотом, – криостат. Постепенно жидкий азот испаряется из криостата, поэтому его запас в сосуде должен постоянно пополняться. После данных манипуляций при столь низкой температуре организм может быть сохранен без изменений в течение сотен лет.

На сегодняшний день крионика располагает возможностями и технологиями для того, чтобы замораживать до температуры жидкого азота фрагменты биологический тканей, после чего возможно их размораживание, восстановление и возврат к нормальному функционированию. Помимо этого стоит отметить, что некоторые насекомые, пресмыкающиеся и земноводные замораживаются до температур минус 50 градусов, после чего оживают. В медицине практикуется заморозка некоторых тканей человеческого организма с целью последующего размораживания и использования, замораживают такие ткани, как кожа, костный мозг, эмбрионы.

Сегодня ученые, занимающиеся крионикой, проводят большое количество исследований в области замораживания отдельных органов человека, давая прогнозы, что в ближайшие несколько десятков лет появятся методы, при помощи которых станет возможно замораживать и оживлять человеческий мозг. Повреждения, которым подвергается структура тканей тела и отдельных органов при заморозке, минимальны и не представляют угрозы для их функционирования.

Основные повреждения, из-за которых сейчас невозможно заморозить, а потом разморозить и оживить человека, связаны с замораживанием крупных объектов и органов – при заморозке в них возникают трещины. Но тем не менее данные повреждения не катастрофичны для организма и не приводят к потере информации о его системах; также сохраняется возможность исправления данных повреждений после разморозки организма.

Ученые, пропагандирующие крионику, полагают, что теоретическая возможность оживления человека с сохранившимся характером и личностью возможна. Многие ученые подтверждают тот факт, что основа сознания носит структурный характер и анатомическая основа разума может быть сохранена при низких температурах. В то же время подавляющее большинство представителей науки довольно скептически относится к попыткам криоконсервации человека.

Причинами тому служат физиологические и технологические причины – отсутствие гарантии того, что безопасное размораживание будет возможно и безопасно в будущем; физиологические и технологические факторы также важны: на сегодняшний день пока не представляется возможным без повреждений заморозить крупные органы и ткани человека. Противники крионики настаивают на том, что после момента смерти нейронные связи в головном мозге стремительно рушатся и что произвести заморозку всех систем органов человека быстро – крайне затруднительная задача (в ответ на это были проведены исследования, подтверждающие факт, что при использовании современных технологий мозг после остановки сердца способен жить как минимум в течение нескольких последующих минут).

Ну, а помимо всего прочего, крионика бросает вызов общепринятым взглядам на смерть и традициям погребения усопших.

На сегодняшний день крионика не пользуется высокой популярностью, но несмотря на это количество желающих воспользоваться услугами криостата растет. Люди, надеясь на то, что технологии безопасного размораживания и лечения станут возможны в будущем, обращаются в крионические фирмы, имеющие свои собственные хранилища.

Крионика значительно развилась и даже превратилась в целый бизнес, а счет замороженных людей, ожидающих воскрешения, идет уже на многие десятки.

Попробуйте на минуту представить, что у вас есть родственник, страдающий тяжелым заболеванием, доставляющим ему ужасные мучения. При этом болезнь, ее происхождение и прогноз хорошо известны, но полностью излечить людей от нее врачи на сегодняшний день еще не научились. Возможно, в ближайшем будущем, через несколько десятков лет, ученые найдут лекарство от смертельного сегодня заболевания, но ваш близкий человек до его изобретения не доживет. Совершенно логично, что в данной ситуации – выиграть время, заморозить болезнь с расчетом на то, что ее вылечат в будущем, – наилучшее возможное решение.

Некоторые из компаний по заморозке тела, имеющие собственные хранилища, занимаются этим уже много лет и за определенную сумму готовы обеспечить бессрочное хранение всего тела. Если клиент не готов выложить указанную цену – за меньшую есть возможность сохранить отдельно голову или мозг. Кроме того, компании готовы предоставить клиентам оплату в рассрочку – согласитесь, интересная альтернатива смерти и похоронам.

На сегодняшний день ученые не могут представить весь комплекс процедур и технологий, которые будут использоваться для реанимации замороженных людей. Но исследователи уверены, что со временем и развитием технологического прогресса знания и представления об оживлении перейдут на качественно новый уровень.

Сегодня ученые предполагают, что для размораживания и оживления в будущем могут быть использованы такие технологии, как выращивание органов, 3D-моделирование органов, нанотехнологии и даже киборгизация.

Один из наиболее перспективных сценариев оживления криопациентов был описан в книге «Машины созидания: грядущая эра нанотехнологий», написанной выдающимися учеными Эриком Дрекслером и Марвином Мински в 1986 году. Книга, посвященная нанотехнологиям, была переиздана в 2007 году, а также переведена на японский, французский, испанский, итальянский, русский и китайский языки. В главе «Дверь в будущее» этой книги дается описание процесса возвращения к жизни криопациента в будущем, процитируем:

«В замороженное тело криопациента внедряется огромное количество (миллионы миллиардов) молекулярных роботов. Их совокупный вес составит около 0,5 кг.

Нанороботы (наноботы) анализируют повреждения, возникшие в клетках организма в процессе его умирания, после смерти, при перфузии и при хранении. В ходе изучения состояния тела человека наноботы могут обмениваться информацией между собой, а также с контролирующим их деятельность суперкомпьютером, расположенным вне тела.

На основе этого анализа наноботы производят исправление всех повреждений: разбирают сшивки между молекулами, восстанавливают клеточные мембраны и органеллы и т. д. Кроме того, они производят омолаживание и лечение клеток, а значит и всего организма – то есть оживлен будет не старый и больной организм, а здоровый и молодой.

По окончании работы молекулярные роботы покидают оживленное тело (например, так же, как это делают вирусы гриппа и некоторые другие вирусы – через кровеносную систему и дыхательные пути).

По современным оценкам подобная процедура может занять несколько месяцев. Предположительно, технология для ее реализации будет готова через пятьдесят лет. То есть. тело пациента должно сохраняться как минимум в течение этого времени.

В случае, если были сохранены только голова или мозг пациента, предварительно, еще до репарации мозга, надо будет воссоздать (например, вырастив органы и ткани, или каким-то иным способом) тело пациента с использованием его ДНК».

Глава VI. Что ждет нас в будущем

Время с поразительной скоростью бежит вперед, привнося в нашу жизнь новшества и постоянно меняя ее. Сегодня уже никого не удивить полетами в космос, роботами, умной техникой, научными и медицинскими достижениями, позволяющими омолаживать наши тела и даже трансформировать их. Сенсорные экраны, карманные электронные книги вошли в нашу жизнь и заняли в ней прочные позиции. Еще десятилетие назад вы наверняка не могли себе и представить, что технологический прогресс будет развиваться так стремительно и сделает жизнь людей не только проще, но и удивительней. Новые технологии в корне меняют то, как мы смотрим телевизионные программы и фильмы, делаем покупки, планируем путешествия… Наша жизнь проходит онлайн: биометрические паспорта, социальные сети, общение через телефонные приложения для обмена сообщениями. Каких же изменений нам ждать в будущем? Какие сферы жизни подвергнутся кардинальным переменам? Роботы, беспилотные самолеты и самоходные автомобили?.. Какой может быть жизнь через 10, 20 лет?

Если говорить о ближайшем времени, технологически, 20-летний прыжок с 2015-го по 2035 год будет огромным. За это время некоторые элементы нашего мира изменятся до неузнаваемости, в то время как другие останутся обнадеживающими или разочаровывающими. Рассмотрим прошедшие до 2015 года пару десятилетий. Еще в 1995 году мы только начали первую работу с Интернетом, работали на странных компьютерах с операционной системой Windows 95. Не было никаких телефонов с сенсорными экранами или плоских телевизоров; люди смеялись над идеей чтения электронных книг, а просмотр домашнего фильма означал загрузку неуклюжей кассеты в видеомагнитофон. По прогнозам футурологов, мир в 2035 году, вероятно, будет таким же, как и сегодня, но более умным и более автоматизированным. Некоторые нововведения, возможно, мы даже не заметим, в то время как другие будут менять нашу сегодняшнюю жизнь до неузнаваемости.

Будущее нашего питания

На планете остается все меньше земледельческой почвы и пресной воды. Это отчасти связано с тем, что наши системы производства продуктов питания невероятно неэффективны. Например, для производства 1 килограмма говядины требуется огромное количество воды. К счастью, для улучшения нашей пищевой системы разрабатывается множество новых технологий. Например, внедряются новые пищевые продукты, которые являются не только вкусными и питательными заменителями традиционных продуктов питания, но и гораздо более экологичными. Например, мясные продукты, которые выглядят и ощущаются на вкус как настоящие, но фактически сделаны из растений. Для приготовления гамбургера используется на 95 % меньше земли, на 74 % меньше воды, а также на 87 % сокращается выброс парниковых газов.

Другие производители создают растения, которые могли бы заменить по своим вкусовым и питательным качествам молоко, яйца и другие общие продукты. Такие продукты намного более безопасны для окружающей среды, нежели традиционные ингредиенты. Некоторые из этих продуктов разработаны с использованием генной модификации, мощной научной техники, которая была широко ошибочно описана как опасная.

Еще одним интересным нюансом в производстве продуктов питания является автоматизированное внутреннее хозяйство. Благодаря достижениям в области солнечной энергии, датчиков, освещения, робототехники и искусственного интеллекта внутренние фермы стали жизнеспособными альтернативами традиционным открытым фермам. По сравнению с традиционными фермами, автоматизированные внутренние фермы используют примерно в 10 раз меньше воды и земли. Сельскохозяйственные культуры собираются много раз в год, нет зависимости от погоды и необходимости использовать пестициды.

Следующей крупной революцией в области продуктов питания станет вертикальное сельское хозяйство, в котором мы выращиваем пищу в зданиях с контролируемым AI (Artificial Intellegence) – искусственным интеллектом, а не в горизонтальных землях: гидропонные растения для фруктов и овощей и клонированное мясо. Это изменение уже приведено в действие: такие фермы выращивают капусту, шпинат и другую зелень под светодиодными лампами.

Вертикальное сельское хозяйство, генетически модифицированные культуры и синтетическое мясо будут отвечать растущей потребности в большей эффективности продуктов питания, поскольку популяции продолжают расти. Но также будет неохотно осознано, что всем нам нужно придерживаться определенной диеты, основанной на растительной пище и менее зависимой от обработанных пищевых продуктов.

Возможно, это только начало. Возможно, мы будем питаться насекомыми в 2030 году. А что? Насекомые богаты белками, в них отсутствует жир, они являются хорошим источником кальция…

Будущее любви и взаимоотношений

Интернет навсегда способен изменить отношения людей, которые встречаются и влюбляются. Онлайн-знакомства открыли возможности, позволяющие знакомиться через Интернет, общаться, обмениваться виртуальными подарками, подбирать себе подходящую пару и затем встречаться в реальной жизни. Мы становимся более независимыми и менее ограниченными старыми социальными нормами. Это повлияет на отношения, которые мы формируем.

Все меньшее количество людей выбирает традиционный брак, растет число неофициальных гражданских партнерств, а еще больше людей остаются одинокими дольше, если не навсегда.

Сотрудники Института Кинси по исследованиям в области пола и размножения, а также консультанты сайтов знакомств выражают следующую точку зрения на видоизменение партнерских отношений: вводится в моду расширенная предварительная стадия ухаживания с преимущественным распространением совместной жизни, человек знакомится с партнером задолго до того, как пара сыграет свадьбу и свяжет себя узами и обязательствами. Брак когда-то был началом партнерства, теперь он становится финалом. Любое предсказание будущего должно учитывать неугасимое, адаптируемое и изначальное человеческое стремление любить, которое будет подвергаться различным изменениям и испытаниям из-за общения посредством Интернета, – добавляют специалисты в области знакомств и отношений.

Будущее работы и профессий

Каким может быть будущее, связанное непосредственно с профессиональной деятельностью? Вместо работы с машинами людям на помощь придет автоматизация; скорее всего, это сделает некоторые рабочие места лишними: водители такси будут заменены самоходными автомобилями; роботы заменят регистраторов в учреждениях; врачи задействуют роботов при лечении и в операциях, а также системы, которые смогут подключаться к обширным медицинским базам данных; турагентства потеряют востребованность, ведь существуют веб-сервисы.

Очевидно, что будут созданы и новые рабочие места по таким специальностям, как, например, механик, который ремонтирует такси самообслуживания, анализатор генома и биоинженер, вертикальный фермер. Технология будет продолжать разрушать предприятия и устранять рабочие места, создавая новые профессии, которые мы пока не можем предусмотреть. Те из нас, кто работает, вероятно, не будут этого делать по старинке, в традиционном офисе. Мы уже видим сдвиг в определении работы: теперь самое важное в работе – это задача, которую вы выполняете, а не место, куда вы идете, чтобы ее выполнить. Производительность больше не измеряется и не определяется часами и рабочим местом и не зависит от того, за каким вы сидите столом с 9 до 18 часов. Вместо офиса или даже удаленной рабочей области локализованные центры появятся в качестве бизнес-складов, которые используются сотрудниками многих разных компаний, распространяющихся по всему миру. В каждом из них будут комнаты, заполненные гигантскими стендами, которые позволят работать в полностью виртуальной модели телеприсутствия.

Будущее здравоохранения

Всем известно, что кто-то живет с онкологией, сердечными заболеваниями, болезнями легких, диабетом или аналогичной изнурительной болезнью. Хорошей новостью станет то, что научные исследования быстро продвигаются по всем этим фронтам. Эксперты излагают свои взгляды на будущее – существует несколько вдохновляющих идей, которые можно будет воплотить в жизнь в ближайшие годы. Несмотря на огромный прогресс в области медицинской диагностики и лечения, наблюдение, лечение и уход за больными существенно не изменились. В настоящий момент, если человек чувствует себя нехорошо, он может посетить своего врача общей практики, назначить встречу с больничным специалистом, пройти тесты, сдать анализы, посмотреть их результаты, а затем получить необходимое лечение. Это может занять много времени. Чтобы улучшить систему здравоохранения в будущем, врачи должны начать смотреть на здравоохранение с точки зрения пациента. Это первое, что поможет врачам понять, какие факторы лучше влияют на состояние пациентов, чтобы они могли играть более активную роль в управлении им.

Это может быть связано скорее со здоровьем, чем с болезнью, врачам в первую очередь необходимо консультировать и поддерживать пациентов в профилактическом плане – в отношении сна, питания, курения, употребления алкоголя и физических упражнений, а также учитывать все аспекты надлежащего управления состоянием, такие как соблюдение режима приема лекарств. Цель состоит в том, чтобы упредить болезнь, нежели ее лечить.

Задача врача будущего – не просто говорить людям, что делать (большинство людей, которые курят, знают, что это плохо для их здоровья), а подкреплять свои слова новейшей медицинской техникой, предоставляя пациентам умные технологии для того, чтобы они могли внимательно следить за собой. Это могут быть устройства, которые постоянно измеряют частоту сердечных сокращений, артериальное давление, вес или активность. Эти данные могут передаваться с устройства или приложения для смартфонов и обрабатываться с помощью алгоритмов, которые показывают, в каком состоянии находится здоровье пациентов.

С приходом таких изменений в будущем, едва заметив изменения в сердечных сокращениях пациента, врач общей практики сможет поделиться данной информацией с кардиологом для того, чтобы немедленно диагностировать отклонение, составить план лечения и назначить пациенту необходимые препараты. В таком случае просто нет необходимости назначать встречу со специалистом (сначала врачом общей практики, а затем кардиологом) через недели или месяцы – проблему можно решить в режиме реального времени.

Как уже говорилось, профилактика станет центром внимания, поскольку врачи будут более эффективно контролировать медицинскую информацию, используя биосенсоры самоконтроля и интеллектуальные часы для непрерывного сбора данных о пациенте; веб-приложения будут задействованы для получения данных, синхронизируясь с электронными документами. Используя эти цифры, медицинские компании смогут построить модель общего состояния здоровья, которая может предсказать будущие проблемы. Будучи предупрежденными, пациенты смогут принимать меры заранее, менять привычки, образ жизни и лечиться препаратами, адаптированными к их индивидуальной ДНК. Технология займет центральное место.

Картирование генома приведет к персонализированным лекарствам и возможности печатать трехмерные органы. Конечно, большее осознание того, что нужно делать, чтобы оставаться здоровым, останется не менее важным.

Огромные технологические изменения ждут нас впереди. Если они застанут нас неподготовленными, то перевернут всю медицинскую систему. Возможно, ученым и специалистам следует сознательно и целенаправленно перепроектировать медицинскую систему по частям. Людям необходимо быть готовыми к будущему. Но уже сегодня мы можем видеть новейшие технологии, задействованные в медицинских целях, например, доктор Рафаэль Гроссманн стал первым хирургом, который продемонстрировал использование Google Glass во время хирургической процедуры. Eyes-On™ Glasses использует технологию обработки изображений, чтобы найти расположение наиболее подходящей вены. Google работает с сенсорными объективами, которые будут работать с Google Glass, другими носителями, смартфонами Android и даже умными телевизорами.

Пациентам по-прежнему останутся нужны специалисты с экспертными знаниями, но пациент и специалист не обязательно должны находиться в одном и том же месте одновременно. Общая сеть связанного наблюдения, лечения и ухода означает, что несколько экспертов могут наблюдать за конкретным случаем и пациентом одновременно. Это обеспечит раннюю диагностику проблем со здоровьем благодаря постоянному мониторингу, прежде чем проблемы станут более серьезными. Скорее всего, это станет нормальной практикой в развитых странах в течение ближайших десятков лет. Идея поддержания здоровья людей в целом, а не реагирование на внезапно случившийся эпизод действительно имеет смысл.

За последние 50 лет врачи добились значительных успехов в борьбе с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Количество смертей от них снизилось, в основном это произошло, стоит отметить, благодаря инвестициям в исследование болезней сердца. Но, так или иначе, на сегодняшний день на Земле живет огромное количество людей с бременем сердечно-сосудистых заболеваний, и огромное количество людей умирает от них каждый год до достижения 75 лет. В глобальном масштабе последние цифры показывают, что около 17,5 миллиона человек умирают от сердечно-сосудистых заболеваний каждый год. Это означает, что сердечно-сосудистые заболевания по-прежнему являются серьезной проблемой. Какие же изменения происходят в рамках данной проблемы? Одной из областей интересных исследований является выявление и идентификация причинно-генетических факторов риска, которые приводят к тому, что у некоторых людей развиваются сердечно-сосудистые заболевания. Исследования показывают, что некоторые более подвержены сердечно-сосудистым заболеваниям, когда эти генетические факторы сочетаются с факторами окружающей среды и образа жизни, чем другие люди. Ученые пытаются понять, какие факторы могут быть причиной возникновения заболеваний и какие не являются существенными.

Другая область исследований – поиск лекарств и методов лечения недавно обнаруженных механизмов, которые вызывают заболевание. Ученые делают открытия, которые могут быть значительными, и мы узнаем их истинную ценность в ближайшем будущем. Задача, безусловно, будет заключаться в использовании этих знаний для диагностики и лечения пациентов. В будущем мы также научимся определять новые типы биомаркеров (химических объектов, которые могут быть измерены в биологических образцах), чтобы обнаруживать повышенный риск или раннее начало заболеваний. Улучшение качества обработки изображений, получаемых с приборов медицинской техники, также набирает обороты. В будущем мы сможем видеть изображения, которые помогут досконально исследовать биологические процессы, происходящие в организме.

Регенеративная медицина будет по-прежнему оставаться очень важной областью исследований. Например, мы могли бы перепрограммировать некоторые клетки для выполнения ролей, которые отличаются от их первоначальной цели. Клетки, которые создали рубцовую ткань в поврежденном сердце, могли бы быть изменены так, чтобы они снова правильно функционировали в сердце пациента, значительно улучшая качество жизни и продолжительность жизни. С появлением износостойких технологий для изготовления медицинских приборов и дистанционным мониторингом в дополнение к традиционной записи пациентов на лечение будет уделяться больше внимания сбору и анализу больших объемов данных. Это будет поддерживать более персонализированную медицину, где лечение индивидуально адаптировано к пациенту.

Что касается пожилого населения планеты, то здесь также существует обширное поле для нововведений и изобретений. По мере того как люди стареют, становится все более важным помочь улучшить их самочувствие и качество жизни. Для этой цели ученые разрабатывают два типа роботов: это роботы-компаньоны и вспомогательные роботы. Роботы-компаньоны, например, называются MiRo – это название происходит от термина «Mimetic Robot» – как умные домашние животные. Они могут передвигаться по комнате, с ними можно поговорить, а это для пожилых людей важно. Большая часть проблемы одиноких стариков заключается в психологическом дискомфорте. MiRo не заменит человека, но может выполнять роль домашнего животного. Такие роботы могут быть запрограммированы для выполнения простых задач. Вы можете спросить их: «Ты видел мои очки?» или «Где пульт?» – и они смогут его найти. Но они также могут быть каналом для связи с внешним миром, могут сообщить кому-либо, если с вами что-то случится. Эти роботы могут принести чашку чаю, они напомнят о приеме лекарства…

Это только начало того, что роботы смогут делать в будущем. Одним из основных препятствий, которые необходимо преодолеть, является создание автономного робота, который сможет выполнять несколько задач.

Робот способен приготовить еду, но это все, что он может сделать на сегодняшний день. Остается ждать дня, когда спроектируют робота, который сможет заказать ингредиенты, которые нужны для приготовления полноценного обеда, распаковать покупки, сервировать стол и убрать посуду. Однако действительно важно признать, что роботы не станут панацеей, они являются лишь частью решения и они, конечно же, не станут альтернативой людям, они дополнение. Они смогут работать вместе с нами, повышая нашу безопасность и комфорт.

Телемедицина

Автономный робот удаленного присутствия RP-VITA будет использоваться для мониторинга хирургических пациентов до, во время и после операций. Видеоконсультация станет обычной частью лечения и ухода, предоставляемой клиниками, идущими в ногу со временем.

Хирургические роботы

В слаборазвитых регионах хирургические роботы могут быть использованы для того, чтобы операции выполнялись хирургами, которые контролируют роботов на расстоянии тысяч километров. Медицинские беспилотные летательные аппараты смогут поставлять медицинские приборы и лекарственные препараты пациентам в общедоступные районы.

Датчики здоровья

Использование устройств для измерения многочисленных параметров здоровья не только станет возможно в будущем, но и будет при этом очень удобным – легкая, тонкая и гибкая сенсорная система создаст бесчувственные медицинские датчики, которые удобно носить с собой.

Портативная диагностика

Премия Qualcomm Tricorder X Prize обещает присудить 10 миллионов долларов первой команде за создание медицинского трикодера. По оценкам специалистов, на сегодняшний день около 500 миллионов пользователей смартфонов, включая медицинских специалистов, потребителей и пациентов, используют приложения, относящиеся к здравоохранению.

Биотехнологии

Ученые меняют способ проведения исследований. BioCurious, хакерское пространство для биотехнологий, заявило, что инновации в биологии должны быть доступными и открытыми для всех. Кроме этого, компании развивают радикальные методы тестирования крови, которые требуют лишь каплю крови, чтобы выполнить сотни лабораторных тестов от стандартного клинического анализа крови до сложных генетических анализов.

Протезирование

Ekso Bionics разрабатывает и приводит в действие экзоскелеты, которые снова могут сделать возможной прогулку для парализованных людей. Инновации в протезировании уже сейчас достигли такого уровня, на котором возможно сделать красивые высокофункциональные протезы, основанные на потребностях и личности пациента.

Нанотехнологии

Крошечные нанороботы в нашем кровотоке смогут выявлять заболевания и отправлять сигналы на смартфоны или цифровые контактные линзы, прежде чем болезнь может развиться в организме. В 2014 году было создано первое наноустройство, целью которого было отслеживать иммунную защиту.

Компьютеризированная медицина

До недавнего времени компьютеры были только на периферии медицины, использовались в основном для исследований и ведения записей. Сегодня сочетание информатики и медицины приводит к множеству прорывов.

Будущее технологий

Футуристы могут предлагать некоторые захватывающие и откровенно ужасающие видения будущего машин и науки. Изобретения, такие как видеомагнитофон, который когда-то был высокотехнологичным, теперь не кажутся кому-либо сложными: видеомагнитофон устарел прежде чем мы успели заметить, как это произошло. Технологии используются с тех пор, как люди начали охотиться, для того, чтобы изменить мир и существование. На сегодняшний день технологии достигли того уровня, когда границы между «искусственным» и «естественным» размываются. Независимо от того, изменяет ли технология мир, или мы хотим изменить мир с помощью технологий, речь идет о времени изменений, а также о весьма актуальных дискуссиях. Однако нельзя отрицать, что решения, касающиеся будущего применения технологий, в немалой степени определяют судьбу всех нас.

3D – печать

3D-принтеры создают реальные, твердые объекты из цифровых данных, создавая их в слоях, которые обычно имеют толщину около 0,1 мм. В будущем, безусловно, 3D-принтеры будут использоваться наравне с обычной техникой.

Искусственный интеллект

Искусственный интеллект (ИИ) – технология создания интеллектуальных машин, интеллектуальных компьютерных программ. Таким машинам и интеллектуальным системам свойственно выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека. ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта, но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами. Существующие на сегодня интеллектуальные системы имеют очень узкие области применения. Например, программы, способные обыграть человека в шахматы, не могут отвечать на вопросы и т. д. Есть несколько сфер, в которых искусственный интеллект уже давно активно используется. Первая – банки, где ИИ помогает вычислить кредитных мошенников. Вторая отрасль – прогнозирование. Это анализ массивов данных, когда необходим мгновенный результат, например в социологии.

Облачные вычисления

Облачные вычисления – это доступ к компьютерному программному обеспечению, пользовательским данным и вычислительной мощности из интернет-облака, а не из локального настольного или организационного центра обработки данных. Это позволяет пользователям получать доступ к своим данным и приложениям с любого устройства, а также для более удобного взаимодействия.

Генная инженерия

Генная инженерия изменяет характеристики живых организмов, меняя информацию, закодированную в их ДНК. Это может включать создание генетически модифицированных (ГМ) растений, животных и микроорганизмов, а также развитие генетической медицины.

Чистая энергия

Ученые, инженеры и предприниматели упорно работали для того, чтобы сделать чистую энергию удобной и экономически эффективной. Благодаря устойчивым технологическим и производственным достижениям цена солнечных батарей снизилась на 99,5 % с 1977 года. Вскоре солнечная энергия будет более экономичной, чем ископаемое топливо. Стоимость ветровой энергии также снизилась до рекордно низкого уровня, а за последнее десятилетие было представлено около трети вновь установленных энергетических мощностей США. Есть обнадеживающие признаки того, что вопрос чистой энергии вскоре может достичь переломного момента.

Новая космическая эра

С начала космической эры в 1950-х годах подавляющее большинство космического финансирования поступало от правительств. Но это финансирование сократилось: например, бюджет НАСА снизился примерно с 4,5 % федерального бюджета в 1960-х годах примерно до 0,5 % от федерального бюджета. Хорошей новостью является то, что частные космические компании начали заполнять эту пустоту. Эти компании предоставляют широкий спектр продуктов и услуг, включая запуск ракет, научные исследования, средства связи и спутники, а также новые спекулятивные бизнес-модели, такие как разработка астероидов.

Самой известной частной космической компанией является SpaceX от Илона Маска, которая успешно отправляет ракеты в космос, которые могут вернуться домой, чтобы их можно было повторно использовать. Возможно, самой интригующей частной космической компанией является Planetary Resources, которая пытается создать новую отрасль – добычу минералов из астероидов. В случае успеха добыча астероидов может привести к новой золотой лихорадке в космическом пространстве. Как и предыдущие золотые устремления, это может привести к спекулятивному избытку, но также значительно увеличить финансирование новых технологий и инфраструктуры.

Это лишь некоторые из удивительных технологий, которые мы увидим в ближайшие десятилетия. И это только начало новой эпохи чудес. Как сказал футурист Кевин Келли: «Если бы мы могли залезть в машину времени, проехать 30 лет в будущее и с этой точки зрения оглянуться на сегодняшний день, мы бы поняли, что большинство из лучших продуктов в жизни граждан в 2050 году не были изобретены до 2018 года».

Современные технологии будут развиваться и станут не только более мощными, но и более интегрированными друг с другом. Смартфоны являются как компьютером, так и коммуникационным устройством. Помимо наличия большого интерфейса и быстрого процессора, они содержат датчики, камеры, гироскопы, акселерометры, навигаторы и компасы. Они позволяют нам общаться в любое время и в любом месте. В будущем они превратятся в персональные мобильные компьютеры (PMC). Мобильные процессоры, работающие на сверхвысоких скоростях, станут полностью возможны. Количество, точность и производительность датчиков вырастет. PMC переместится на запястье и займет место часов. Такой компьютер станет персональным периферийным устройством, как информационные очки и гарнитуры. Вы сможете естественным образом взаимодействовать визуально и в голосовом режиме. Ваш PMC и персональные периферийные устройства станут интерфейсом для всех других компьютеров, устройств и компьютеров, с которыми вы взаимодействуете. Единственный пользовательский интерфейс, который вам когда-либо понадобится знать, это ваш личный мини-компьютер PMC. В будущем персональные мобильные компьютеры даже не будут иметь индикаторов уровня сигнала; беспроводной доступ к облаку будет повсеместным и сверхбыстрым везде.

Технология лежит в основе всего, что входит в нашу жизнь, – еда, здоровье, отношения и работа. Мы движемся в будущее, когда технологии позволят улучшить электромобили, персональные летательные аппараты, транспортные системы, услуги доставки и прочее. Одно можно сказать точно: технология будет проще, умнее и дешевле. Фактически она станет настолько простой, умной и дешевой, что мы сможем подключить компьютеры и датчики к чему угодно – холодильники расскажут, когда у нас закончится молоко, телевизоры заметят, когда мы перестанем их смотреть и выключатся сами для того, чтобы сэкономить электроэнергию. Мы идем по пути Интернета, где все связано не только с Интернетом, но и между собой. Через 20 лет технологии достигнут уровня персонализации, который изменит и улучшит каждый момент нашей жизни.

Самоходные автомобили

Сегодня существуют автомобили, которые безопаснее, чем машины, управляемые людьми. В течение следующих 3–5 лет они начнут широко входить в нашу жизнь. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно от травм, связанных с автомобильными катастрофами, гибнет 1,25 миллиона человек. Половина смертей – это пешеходы, велосипедисты и мотоциклисты, подвергшиеся травмам, нанесенным автомобилями. Автомобили – главная причина смертности людей в возрасте 15–29 лет. Так же, как автомобили изменили мир в XX веке, самоходные автомобили изменят мир в нынешнем. В большинстве городов 20–30 % пространства занято парковочными местами, и большинство автомобилей находятся припаркованными около 95 % времени. Автомобили с самообслуживанием будут почти постоянно использоваться (скорее всего, из приложения смартфона), что резко снизит необходимость парковки. Автомобили будут сообщаться друг с другом во избежание несчастных случаев и пробок.

Генерация гелия-3

Гелий-3 может быть топливом для нового поколения чистых атомных электростанций. К сожалению, гелий-3 чрезвычайно редок на Земле. Однако считается, что на поверхности Луны есть обильный запас гелия-3.

Нанотехнологии

Нанотехнология – это наука о понимании и манипулировании материалами в нанометровом масштабе. Нанометр – всего одна миллиардная часть метра, или длина нескольких атомов, расположенных друг от друга. Нанотехнологии уже используются в производстве микропроцессоров, батарей, компьютерных дисплеев, красок и косметики. Но на самом деле это всего лишь начало производственной и медицинской революции.

Квантовые вычисления

Вместо хранения и обработки информации с использованием миниатюрных транзисторов, содержащихся в кремниевых микросхемах, квантовые компьютеры будут работать с данными с использованием квантовомеханических состояний субатомных частиц.

Синтетическая биология

Синтетическая биология применяет инженерное мышление к биологии. В то время как «традиционные» генетические инженеры присоединяют ген или два от одного существующего вида к другому, синтетические биологи радикально изменяют существующую жизнь для новых целей. Они начали создавать новые формы жизни с нуля, используя стандартизированные генетические компоненты.

Путешествия во времени

Многолетняя научно-фантастическая серия Би-би-си «Доктор Кто» посвящена приключениям одноименного персонажа во времени и пространстве. Но мог ли он действительно пропускать разные периоды истории по своему желанию?

Путешествовать во времени на удивление легко. Специальная теория относительности Эйнштейна показывает, что для людей, движущихся относительно друг друга, время течет с разной скоростью, хотя эффект становится значительным только тогда, когда вы приближаетесь к скорости света. Если бы кто-то покинул Землю на космическом корабле, летящем со скоростью света, вернулся, на борту могло пройти всего несколько лет, но на Земле в то время прошло бы много времени. Это известно как «парадокс близнецов», ведь путешественник, предпринявший такое путешествие, вернувшись из такого полета, окажется намного моложе своего близнеца.

У всех у нас есть вещи, о которых мы сожалеем, поэтому концепция путешествия во времени является привлекательной. Кто не хотел бы исправить прошлое или стереть прискорбное историческое событие, которое негативно повлияло на человечество? А людям, которые больше сосредоточены на будущем, было бы очень интересно ускорить время для того, чтобы увидеть интересное событие – такое как первая человеческая посадка на Марс.

Даже всемирно известный физик Стивен Хокинг был очарован идеей путешествий во времени, когда говорил о том, как черная дыра может сделать это возможным. «Корабли будут путешествовать во времени», – писал он в 2010 году. Однако другой физик из Технологического института в Хайфе сказал, что машина, вращающаяся вокруг черной дыры, вероятно, распадется, прежде чем сможет двигаться так быстро. Во Вселенной Стивена Хокинга не было места для бога, потому что космолог пришел к выводу о том, что все существование было создано из ничего. Как он объясняет в своей книге «Краткие ответы на большие вопросы», до Большого взрыва не было ничего, даже бога, создающего Вселенную. «Я думаю, что Вселенная была спонтанно создана из ничего согласно законам науки», – писал Хокинг. Далее он объяснял, что единственным богом, который мог бы соответствовать законам физики, было бы божество, которое никогда напрямую не влияло бы на работу Вселенной.

Ученый говорил: все еще есть надежда, что путешествие во времени может быть возможным в соответствии с законами Вселенной. Это понятие обещает нечто, называемое «теорией М», которое предполагает, что Вселенная может содержать семь скрытых измерений в дополнение к знакомым четырем измерениям пространства – времени. «Быстрые космические путешествия и путешествия во времени нельзя исключать в соответствии с нашим нынешним пониманием, – писал Хокинг. – Поклонникам научной фантастики не нужно падать духом: в теории М есть надежда».

Глава VII. Релятивизм времени

Со времен Ньютона в науке сформировалось представление об абсолютном времени: Никакая сила не в состоянии повлиять на ход времени – ни ускорить, ни замедлить.

Еще будучи студентом цюрихского Политехникума, Альберт Эйнштейн пытался понять: почему же неуловимый поток времени везде и всюду должен быть одинаков? Так постепенно он пришел к проблеме темпа времени в окружающей природе и его «контролируемости» при течении различных физических процессов. Эти и другие необычные вопросы в конечном итоге привели великого теоретика к созданию одного из краеугольных камней современной физической науки – теории относительности.

Таким образом, закладывая фундамент современного релятивизма (в переводе с латыни – относительности), Эйнштейн постепенно пришел к выводу, что скорость света в пустоте, например в межзвездном вакууме, является одной из мировых констант. Она всегда близка к 300 тыс. км / с и парадоксально не складывается и не вычитается со скоростями других тел, поэтому ничто не может двигаться быстрее луча света.

Оказывается, теория великого ученого предсказывает очень многое, в том числе и изменение скорости… течения времени! Чтобы понять этот в высшей степени необычайный вывод, давайте попробуем вслед за самим Эйнштейном провести важный мысленный эксперимент. Рассмотрим двух наблюдателей, один из которых стоит на переезде и смотрит на проносящийся мимо экспресс, а другой находится в купе движущегося поезда. Оба они фиксируют время прохождения световых сигналов вдоль вагона и к наблюдателю на переезде. Пусть на передней и задней стенках вагона имеется по лампочке. Наблюдатель движущейся лаборатории находится посередине вагона, как раз между лампочками, на равном расстоянии от каждого источника света.

Эксперимент построен так, что световые сигналы от этих ламп достигают движущегося и покоящегося наблюдателей строго одновременно и именно в тот момент, когда они поравняются друг с другом. Какие выводы должен сделать из этого наблюдения каждый из экспериментаторов? Физик в вагоне может рассуждать так: «Поскольку сигналы были посланы источниками, находящимися от меня на равных расстояниях, и пришли одновременно, значит, и испущены они были строго одновременно». Физик на переезде имеет полное право прокомментировать описываемое событие несколько иным образом: «Когда середина вагона поравнялась со мной, обе лампочки были от меня на одинаковом расстоянии. Но свет был испущен несколько ранее того момента, когда достиг меня, ведь световые лучи имеют конечную скорость. Отсюда следует, что в момент наблюдения передняя стенка вагона была ко мне ближе, и лампочка на задней стенке вспыхнула раньше». В результате последующего анализа своих данных наши физики должны прийти к парадоксальному результату, показывающему, что время в движущемся поезде и на обочине дороги течет неодинаково. Время оказывается зависящим от скорости! Оно предстает совсем не абсолютным, а относительным…

В теории Эйнштейна, дополненной его студенческим преподавателем математики Германом Минковским, пространство и время становятся неразрывными. Они составляют «многообразие Минковского», где единое пространство – время состоит теперь не просто из точек и моментов, но из событий, и для описания места каждого из них в мире нужны уже четыре координаты. Движения частиц и тел в пространстве – времени представляются цепями событий и изображаются линиями, которые называются мировыми. В пространстве Минковского эти движения мнимые: частицы и тела в действительности неподвижны, события не происходят, а прочно и раз и навсегда закреплены на своих местах, тех самых, что обозначаются тремя пространственными и одной временной координатами. Это относится ко всем событиям независимо от того, происходят они в прошлом или произойдут в грядущем.

Правда, на сегодняшний день единственные специалисты, которые могут воспользоваться выводами из теории Эйнштейна в своих практических целях, – это астрономы и физики-ядерщики. Ведь только элементарные частицы в сверхмощных ускорителях – циклотронах – достигают околосветовых скоростей.

Расстояния во Вселенной не случайно измеряются световыми годами. Световой год равен расстоянию, проходимому световым лучом за земной год. Стало быть, глядя на звезды, мы видим их не такими, какие они есть в настоящее время, а такими, какими они были много лет назад. Вполне возможно, что сегодня мы видим свет далеких небесных объектов, которых давно уже нет. Не так давно астрономы открыли группу сверхдалеких квазизвездных объектов (квазаров) на расстоянии свыше 14 млрд световых лет. На основании этого ученым придется пересмотреть часть теории образования Вселенной. Ведь пока считалось, что наш мир образовался в Большом взрыве 15–20 млрд лет тому назад. Однако, если объекты удалены от нас на расстояние в 14 млрд световых лет, это равносильно тому, что мы наблюдаем их в период ранней юности Метагалактики, когда квазары еще не должны были образоваться. Астрономам остается только надеяться, что некоторую ясность в эти вопросы внесут новые обсерватории, выводимые на околоземные орбиты. Возможно, тогда и удастся рассмотреть таинственные истоки вселенской реки времени, истекающей из сингулярности (мнимой точки) Большого взрыва.

В практическом приложении временных парадоксов теории относительности важная роль принадлежит физике элементарных частиц. Действительно, многие элементарные частицы, рождающиеся в столкновениях с атомными ядрами, живут очень недолго. Тем не менее их успевают много раз зафиксировать стоящие на пути чувствительные детекторы. Это происходит в полном соответствии с теорией относительности, ведь время их жизни в тысячи раз больше, чем у покоящихся собратьев. Так, сохраняя короткоживущие частицы в релятивистском «застывшем» времени, можно спокойно изучать их удивительные свойства, реакции с другими частицами и рассеяние на атомах. Вот так совершенно фантастическое замедление времени уже является обыденной процедурой из области экспериментальной физики, оно прочно вошло в научный арсенал исследования микрочастиц, а для профессионалов даже потеряло некоторую часть своего очарования.

«Стрела времени»

Согласно современному представлению, 13,7 млрд лет назад пространство-время было несравненно более горячим и плотным, чем, например, внутренние области современных звезд. Расширяясь, пространство охлаждалось и становилось более разреженным.

Практически все имеющиеся наблюдения объясняются такой картиной, однако наличие некоторого количества странных и необъяснимых особенностей, прежде всего в ранней Вселенной, говорит о том, что в нашем понимании истории Вселенной есть белые пятна. Среди них одно белое пятно выделяется особенно ярко – это асимметрия времени во Вселенной. При том, что фундаментальные законы физики действуют одинаково вперед и назад во времени, мы наблюдаем время движущимся только в одном направлении: из прошлого в будущее.

Физические законы микромира, во многом определяющие поведение Вселенной, одинаковы и в прошлом, и в будущем, но ранняя – горячая, плотная, однородная – сильно отличается от окружающего нас холодного, разреженного и разномастного пространства.

Вселенная начала свое развитие с обладающего большой упорядоченностью состояния и с тех пор становилась все более хаотичной. Необратимость этого процесса во времени (или просто асимметрию времени) символизирует стрела, всегда направленная из прошлого в будущее. «Стрела времени» играет важнейшую роль в нашей повседневной жизни, объясняя, почему мы, например, можем сделать из яйца омлет, но не наоборот, или почему в стакане воды никогда самопроизвольно не образуются кубики льда, или почему мы помним о событиях в прошлом, а не в будущем.

Физики запрятали концепцию асимметрии времени в знаменитый второй закон термодинамики, гласящий, что энтропия замкнутой системы никогда не убывает. Грубо говоря, энтропия есть мера беспорядка системы. А «стрела времени» – просто тенденция системы эволюционировать в направлении более вероятного состояния с более высокой энтропией. Низкая и высокая энтропии зависят от ситуации.

Физики судят о количестве энтропии в некоторой системе, основываясь на анализе эволюции этой системы во времени. Например, если разреженный и достаточно холодный газ «чувствует» гравитацию, то он эволюционирует как сгусток. Энтропия такой системы растет – так, у облака она высока, даже если на первый взгляд оно кажется упорядоченным (т. е. визуально проявляет признаки системы с низкой энтропией). В случае, если силами гравитационного взаимодействия можно пренебречь, газ в заданном объеме обладает низкой энтропией, если он концентрируется в углу, и высокой энтропией, если он разлетается во все стороны. Таким образом, разлет молекул газа действительно увеличивает энтропию. Если вклад гравитации значим, реализуется обратная ситуация: газ увеличивает свою энтропию, сжимаясь в черную дыру.

Для гравитирующего газа предпочтительнее сформировать облако, а не разлететься. Если рассматриваемый объем уже не фиксирован, а растет со временем, газ на начальной стадии сгущается в облака и формирует черную дыру, но потом черная дыра испаряется. Разлетающийся газ приводит к росту энтропии и к сильному разряжению пространства. Однако объяснение того, почему состояния с низкой энтропией переходят в состояния с высокой, не дает ответа на вопрос, в связи с чем во Вселенной возрастает энтропия. И по-прежнему неизвестно, почему в начале развития Вселенной энтропия была очень низкой.

По крайней мере, известно, почему мы помним прошлое, но не помним будущее. Для формирования достоверной памяти требуется, чтобы прошлое было упорядочено – то есть обладало низкой энтропией. Если энтропия высока, почти все «воспоминания» были бы случайными, совершенно не связанными с тем, что реально происходило в прошлом.

В классическом случае время реки Леты катит свои волны вдоль каждой мировой линии. При этом в полном соответствии с житейской логикой прошлые события на мировой линии являются фиксированными, а будущие события – совершенно неизвестными. В потоке времени находится и само пространство – время – наша Вселенная непрерывно увеличивается с ускорением (некоторые космологи считают, что само ускорение также растет). Таким образом, и сама пространственно-временная структура определяется ходом эволюции.

Кризис большого взрыва

Что же можно сказать о времени до начала Вселенной? Возникло ли время вместе с нашим миром – или существовало «всегда»? Сегодня в среде физиков-теоретиков все больше кристаллизуется точка зрения, что время в сверхплотном состоянии космологической сингулярности принципиально меняет свои свойства. При рождении новых вселенных из вакуумной пены происходит формирование физических законов и изменение всех физических параметров, включая размерности пространства и времени.

Спираль времени

Общая теория относительности подразумевает конечность бытия – расширяющаяся Вселенная должна была возникнуть в результате Большого взрыва. Мы знаем, что живем в расширяющейся Вселенной. Так называемая стандартная модель, доминирующая в современной космологии, утверждает, что если бы мы двигались вспять по времени, то пришли бы к сингулярности – точке, которая содержит все вещество и всю энергию Вселенной. Однако стандартная модель не позволяет нам описать эту сингулярность потому, что законы физики неприменимы к точке, соответствующей бесконечно большой плотности вещества и энергии. Неудивительно, что патриарх современной космологии Джон Уилер утверждал, что Большой взрыв ставит нас перед лицом «величайшего кризиса в физике». Можем ли мы воспринимать Большой взрыв как реальное событие и как можно примирить это событие с законами природы, обратимыми во времени и детерминистическими? Мы снова возвращаемся к проблемам измерения и необратимости, но теперь – в космологическом контексте. Однако в самом начале Большого взрыва теория относительности не действовала, поскольку все происходившие в тот момент процессы носили квантовый характер.

В теории струн, которая претендует на звание квантовой теории гравитации, вводится новая фундаментальная физическая постоянная – минимальный квант длины. В результате старый сценарий Вселенной, рожденной в Большом взрыве, становится несостоятельным. Большой взрыв все же имел место, но плотность материи в тот момент не была бесконечной, а Вселенная, возможно, существовала и до него. Симметрия теории струн предполагает, что у времени нет ни начала, ни конца. Вселенная могла возникнуть почти пустой и сформироваться к моменту Большого взрыва или пройти несколько циклов гибели и возрождения. В любом случае эпоха до Большого взрыва оказала огромное влияние на современный космос. Еще древние греки ожесточенно спорили о происхождении времени. Аристотель отвергал идею о наличии некоего начала, объясняя это тем, что из ничего ничто не возникает. А поскольку Вселенная не могла возникнуть из небытия, значит, она существовала всегда. Таким образом, время должно бесконечно простираться в прошлое и в будущее.

Если мы будем просматривать космическую историю в обратном порядке, то увидим, как все галактики будто проваливаются в черную дыру и сжимаются в единственную бесконечно малую точку – сингулярность. При этом плотность материи, ее температура и кривизна пространства – времени обращаются в бесконечность. На сингулярности наша космическая родословная обрывается и дальше в прошлое простираться не может. Условия вблизи нулевого момента времени, соответствующего началу Большого взрыва, настолько экстремальны, что никто пока не знает, как решать соответствующие уравнения.

В ньютоновской физике, даже расшифрованной квантовой механикой, пространство и время заданы раз и навсегда. Кроме того, существует универсальное время, общее для всех наблюдателей. В теории относительности это не так; пространство и время становятся частью картины. Какие последствия имеет это обстоятельство для нашей собственной интерпретации? В одной из своих последних книг «О времени» видный теоретик Пол Дэвис так комментирует влияние теории относительности:

«Самое деление времени на прошлое, настоящее и будущее представляется лишенным физического смысла».

Дэвис повторяет знаменитое высказывание Германа Минковского:

«Таким образом, пространство само по себе и время само по себе обречены на то, чтобы превратиться в тени».

Здесь полезно привести известное высказывание Эйнштейна о том, что для убежденных физиков различие между прошлым, настоящим и будущим – иллюзия, хотя и стойкая. Но в конце своей жизни великий ученый, насколько можно судить, все же изменил свое мнение.

В 1949 году издали сборник статей, посвященный Эйнштейну, в котором был материал выдающегося математика Курта Гёделя, весьма серьезно воспринимавшего высказывание гения о том, что время как необратимость – всего лишь иллюзия. Когда Гёдель предложил Эйнштейну космологическую модель, в которой можно было вернуться в собственное прошлое, Эйнштейн отнюдь не пришел в восторг. В своем ответе Гёделю он писал, что не верит в то, будто может «телеграфировать в свое прошлое». Эйнштейн даже добавил, что невозможность возвращения в прошлое должна привести физиков к пересмотру проблемы необратимости. Именно это и пытаемся сделать мы.

По мере развития квантовой космологии и хроноквантовой физики подходы, акцентирующие внимание на роли времени и необратимости, формулируются все более точно и универсально. Тем не менее истина «в последней инстанции» по-прежнему остается для нас недосягаемой.

Так когда же началось время? Наука пока не дает окончательного ответа. И все же, согласно двум потенциально проверяемым теориям, Вселенная – а значит и время – существовала задолго до Большого взрыва. Если один из этих сценариев соответствует истине, то космос существовал всегда. Возможно, однажды он снова коллапсирует, но не исчезнет никогда.

Квант времени

Основатели атомистики, древнегреческие философы Левкипп и Демокрит обсуждали в ходе очень давнего философского диспута реальность атомов времени. К подобному представлению о дискретности времени философы и физики периодически обращались на всем протяжении истории. Важные соображения здесь принадлежат великому французскому математику Рене Декарту, который пришел к парадоксальному выводу о том, что для перехода нашего мира из мгновения в мгновение нужны силы, которые и создали Вселенную.

Сегодня мы воспринимаем атомизм явлений и предметов окружающей нас физической реальности как нечто естественное. Всем известно, что свет в конечном итоге состоит из фотонов. Причем никто особо не удивляется тому, что фотону свойствен дуализм: в одних случаях он ведет себя как материальная частица, в других – как электромагнитная волна. Более того, если мы углубимся в дебри современной квантовой физики, то в конце концов обнаружим, что микрочастица по своей природе не является, вообще-то говоря, ни тем и ни другим.

В пользу дискретности времени, по мнению многих теоретиков, свидетельствует то обстоятельство, что момент настоящего как еще не пришедшее будущее и уже ушедшее прошлое сводится к точке. Однако физическое явление в объективных материалистических моделях должно иметь протяженность! Во всяком случае, на сегодняшнем этапе развития теории физики полагают, что элементарной первоосновой Вселенной могут оказаться кварки – гипотетические частицы, которые пока никому не удалось экспериментально наблюдать.

Следующий логический шаг – обнаружение квантов времени. Существуют ли они?

Таинственные хронокванты

Можно лишь предположить, что фундаментальной длине физического пространства должен соответствовать своеобразный атом времени – его квант. Оценку этого кванта можно получить простым делением диаметра ячейки пространства на скорость света. На этих невообразимо малых расстояниях должны действовать законы еще не известной нам физики.

Никто не знает, как выглядят воображаемые атомы времени, но если они реально существуют, то вполне возможно, что «хроноквантовое время» внутри них свернуто в замкнутые циклы. Эти циклы могут не только играть важную роль в процессах взаимного превращения материи и энергии, но и объяснить многие загадочные обстоятельства рождения нашего мира. Тем не менее опыт всей физики учит, что время, существующее «само по себе», маловероятно. Оно всегда связано с явлениями, которые происходят в окружающем нас мире. А значит, вполне вероятно, что на него как на физический параметр должны распространяться законы этого мира. Так что в этом смысле мы вполне можем говорить о возможности существования неких частиц времени – хроноквантов.

Кванты времени четко проявляются при излучении энергии атомами.

В квантовом явлении излучения нельзя указать точное начало и окончание этого акта во времени. Время, за которое происходит это явление, выступает перед нами как цельный отрезок. У нас нет способов различить в нем отдельные ранние и поздние моменты и вообще разделить его на отдельные части.

Длительность элементарного «атома времени» в секундах выражается дробью с 44 нулями в знаменателе. Именно столько времени требуется на то, чтобы свет прошел расстояние, равное фундаментальной длине – кванту пространства. Согласно теории со странным названием «петлевая квантовая гравитация», пространство и время действительно состоят из дискретных частей. Расчеты, выполненные в рамках этой концепции, описывают простую и красивую картину, которая помогает нам объяснить загадочные явления, относящиеся к черным дырам и Большому взрыву. Но главное достоинство упомянутой теории заключается в том, что уже в ближайшем будущем ее предсказания можно будет проверить экспериментально: мы обнаружим атомы пространства, если они действительно существуют.

Квантовые состояния объема и площади

Главный вывод теории петлевой квантовой гравитации относится к объемам и площадям. Рассмотрим область пространства, ограниченную сферической оболочкой. В соответствии с классической (неквантовой) физикой ее объем может выражаться любым действительным положительным числом. Однако, согласно теории петлевой квантовой гравитации, существует отличный от нуля абсолютный наименьший объем (примерно равный кубу длины Планка, т. е. 10-99 см^3), а значения больших объемов представляют собой дискретный ряд чисел. Аналогично есть ненулевая минимальная площадь (примерно квадрат длины Планка, или 10-66 см^2) и дискретный ряд допустимых площадей большего размера. Дискретные спектры допустимых квантовых площадей и квантовых объемов в широком смысле похожи на дискретные квантовые уровни энергии атома водорода.

Модель земной гравитации

Представьте теперь тяжелый шар, помещенный на резиновый лист, и маленький шарик, который катается вблизи большого. Шары можно рассматривать как Солнце и Землю, а лист – как пространство. Тяжелый шар создает в резиновом полотне углубление, по склону которого меньший шарик скатывается к большему, как будто некоторая сила – гравитация – тянет его в этом направлении. Точно так же любая материя или сгусток энергии искажают геометрию пространства – времени, притягивая частицы и световые лучи; это явление мы и называем гравитацией.

В те же десятилетия, когда зарождалась квантовая механика, Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности, которая представляет собой теорию гравитации. Согласно ей, сила тяготения возникает в результате изгиба пространства и времени (которые вместе образуют пространство – время) под действием материи. По отдельности квантовая механика и общая теория относительности Эйнштейна экспериментально подтверждены. Однако еще ни разу не исследовался случай, когда можно было бы проверить обе теории одновременно. Дело в том, что квантовые эффекты заметны лишь в малых масштабах, а для того, чтобы стали заметны эффекты общей теории относительности, требуются большие массы. Объединить оба условия можно лишь при каких-то экстраординарных обстоятельствах. Помимо отсутствия экспериментальных данных существует огромная концептуальная проблема: общая теория относительности Эйнштейна полностью классическая, т. е. неквантовая.

Для обеспечения логической целостности физики нужна квантовая теория гравитации, объединяющая квантовую механику с общей теорией относительности в квантовую теорию пространства-времени. Физики разработали множество математических процедур для превращения классической теории в квантовую. Многие ученые тщетно пытались применить их к общей теории относительности. Кстати, термин «петлевая» был введен из-за того, что в некоторых вычислениях использовались маленькие петли, выделенные в пространстве-времени. Согласно теории петлевой квантовой гравитации, пространство подобно атомам: числа, получаемые при измерении объема, образуют дискретный набор, т. е. объем изменяется порциями. Другая величина, которую можно измерить, – площадь границы, которая тоже оказывается дискретной. Иными словами, пространство не непрерывно и состоит из определенных квантовых единиц площади и объема.

Возможные значения объема и площади измеряются в единицах, производных от длины Планка, которая связана с силой гравитации, величиной квантов и скоростью света. Длина Планка очень мала: 10–33 см; она определяет масштаб, при котором геометрию пространства уже нельзя считать непрерывной. Самая маленькая возможная площадь, отличная от нуля, примерно равна квадрату длины Планка, или 10–66 см^2. Наименьший возможный объем, отличный от нуля, – куб длины Планка, или 10–99 см^3. Таким образом, согласно теории, в каждом кубическом сантиметре пространства содержится приблизительно 10^99 атомов объема. Квант объема настолько мал, что в кубическом сантиметре таких квантов больше, чем кубических сантиметров в видимой Вселенной (10^85).

В теории относительности пространство и время неотделимы и представляют собой единство. При введении концепции пространства – времени в теорию петлевой квантовой гравитации спиновые сети, представляющие пространство, превращаются в так называемую спиновую пену. С добавлением еще одного измерения – времени – линии спиновой сети расширяются и становятся двумерными поверхностями, а узлы растягиваются в линии. Переходы, при которых происходит изменение спиновой сети (шаги, описанные выше), теперь представлены узлами, в которых сходятся линии пены. Мгновенный снимок происходящего подобен поперечному срезу пространства – времени. Аналогичный срез спиновой пены представляет собой спиновую сеть. Однако не стоит заблуждаться, что плоскость среза перемещается непрерывно, подобно плавному потоку времени.

Так же как пространство определяется дискретной геометрией спиновой сети, время задается последовательностью отдельных шагов, которые перестраивают сеть. Таким образом, время тоже дискретно. Время не течет, как река, а тикает, как часы. Интервал между «тиками» примерно равен времени Планка, или 10–43 с. Точнее говоря, время в нашей Вселенной отмеряют мириады часов: там, где в спиновой пене происходит квантовый шаг, часы делают один «тик».

Парадигма дискретности

Некоторые расчеты показывают, что уменьшить неопределенность в вопросе, из чего состоит время, смогут лишь эксперименты, при которых микрочастицы должны будут обладать энергиями порядка 10^9 джоулей. Однако самые мощные ускорители, которые планируется построить в ближайшее время, едва ли смогут выйти на рубежи даже миллиардной доли этой энергии. По всей вероятности, подобные ускорители, построенные на известных принципах разгона микрочастиц, вообще нельзя будет создать даже в отдаленном будущем, поскольку для их работы не хватит планетарных ресурсов.

Довольно интересны в этом плане идеи «дискретной физики», согласно которой атомистическая теория логически приводит к экстремальному значению всех физических величин как конечных и дискретных. Это означает, что теоретически любые количественные соотношения могут быть представлены в целочисленном виде. Подобная «дискретная парадигма» в целом подразумевает, что природа не содержит каких-либо бесконечных последовательностей физических величин, так что ставится вопрос о естественных целесообразных границах применения самого математического аппарата исчисления бесконечно малых.

Если кванты времени действительно существуют, то само космологическое расширение Вселенной может быть связано с наличием квантового генератора сдвига по времени. Тогда собственное время материальных объектов разделится на динамически наблюдаемую независимую и ненаблюдаемую абсолютную переменные. Значения данных компонент будут определять течение любых процессов в нашем материальном мире.

Искривление времени

Из формул теории гравитации следует, что время только кажется инертным и безучастным к проходящим в мире процессам, в самом же деле на него, как и на водяной поток, действуют силы тяготения. Чем они сильнее, тем более вялым, медленнее текущим становится время. Образно говоря, под действием тяготения время изгибается, растягивается, скручивается. И поскольку всякая кривая длиннее прямой, то временная дистанция между двумя событиями увеличивается – путь по петляющему потоку оказывается намного длиннее прямолинейного. Представить себе искривление времени весьма непросто, здесь может помочь симметрия между временной и пространственными координатами, которую установила теория относительности.

Открытие зависимости времени от скорости движения и полей тяготения является одним из самых важных научных достижений за всю историю человечества.

Рисунок Олега Бочарова

Многомерное время

Почему в нашем мире не два, не три, а только одно время? Почему оно одномерно? У пространства три измерения – длина, ширина, высота, а у времени всего лишь одно – длительность? Может, так сложилось только в нашем участке бесконечно разнообразной Вселенной, а в других как-то иначе? Интересно, как выглядят многомерные миры? А может, наш мир тоже многовременной, только мы этого не замечаем – родившись в чудовищном катаклизме Большого взрыва, он вместе со всеми скрытыми измерениями движется вдоль одной временной траектории, по которой мы отсчитываем время? Но если это так, то можно ли «активировать» скрытые возможности времени и пустить окружающую реальность по новым временным путям, и что при этом произойдет? Возможно, это будет связано с поглощением и выделением таких огромных количеств энергии, что это будет сравнимо с космологическим коллапсом – Большим хлопком или Большим разрывом, – который ожидает по некоторым сценариям нашу Вселенную?

С точки зрения математика время – всего лишь параметр, нумерующий последовательность следующих друг за другом событий. Однако возникает вопрос: почему все последовательности многообразных событий определяются только одной, откладывающейся на линии, величиной? Почему не может быть, например, плоскости с двумя временными параметрами или объема с тремя?

Однозначно ответить на этот вопрос очень трудно, ведь никаких ограничений на число пространственных и временных «сторон света» формально не существует. Академик Сахаров, удивительно многогранный ученый, в одной из своих статей развил теорию о бесконечном числе временных переменных, различающихся по виду их проявления в материальном мире. Так, он писал, что природа настолько многообразна, что в принципе позволяет существовать, например, мирам с одной или двумя пространственными и несколькими временными переменными.

Чтобы выяснить, многовременная ли у нас Вселенная, нужно искать где-нибудь в космосе или в микромире среди элементарных частиц объекты, скорость которых выглядит как сверхсветовая. И такие объекты, оказывается, давно уже известны астрономам! Некоторые светящиеся тела на звездном небе и вправду движутся быстрее света. В том, что это так, сегодня нет никаких сомнений – это не ошибка наблюдений, а твердо установленный факт. Вот только экспериментальная информация о свойствах этих тел пока еще невелика, и все их удается объяснить оптическими иллюзиями, не связанными с многомерностью времени.

Но если время все же многомерно, существенно важна энергия времени: по идее она должна быть просто колоссальной. Если при атомных взрывах и в ядерных реакторах выделяются доли или в самом лучшем случае проценты запасенной в веществе энергии, то энергия временных трансформаций может быть равной всей энергии вещества. Так, при повороте временной траектории килограммового тела на один градус выделится энергия, вырабатываемая в течение недели всеми электростанциями нашей планеты. Поскольку вектор энергии направлен вдоль времени, изменение временной траектории тела должно сказаться на его энергии, и наоборот.

Из чего состоит «зазеркалье»

Одной из главных констант в науке вообще, и физике времени в частности, является скорость света. Эта фундаментальная постоянная не только принципиально ограничивает нашу скорость передвижения в материальной среде, но разделяет мир частиц на две неравные части. Большую часть составляют тардионы, они обладают массой покоя и движутся медленнее света. Вторую категорию составляют люксоны, они лишены массы покоя и передвигаются исключительно со световой скоростью, сюда же входят и сами частицы света, или кванты электромагнитного излучения – фотоны. Есть и еще один неформальный класс гипотетических частиц, куда входят такие неоткрытые объекты, как гравитоны, передающие действие силы гравитации, и тахионы, летящие со сверхсветовыми скоростями. Последние теоретически предсказал в 1967 году американский физик Джеральд Фейнберг (независимо от индийского теоретика Эннакала Сударшана).

Вот только сами тахионы с тех пор, как их теоретически открыли, так и не попались на глаза ученым. Их свойства приходится описывать заочно, причем первое, что бросается в глаза, – это запрет на существование сверхсветовых скоростей в теории относительности. Хотя, строго говоря, это неверно, ведь, по теории Эйнштейна, лишь тела, обладающие массой, не могут обогнать свет. Тахионы, лишенные массы покоя, вполне вписываются во все уравнения этой теории и разве только, как шутят физики, «противоречат ее духу». Шутки шутками, но если тахионы удастся обнаружить, в этом не будет ничего удивительного. В физике не раз бывало так, что элементарная частица, рожденная «на кончике пера», вскоре начинала жить самостоятельной жизнью в лабораториях экспериментаторов. Так было с позитронами, антипротонами, нейтрино и кварками. Все они были вначале описаны, а потом найдены. Вот и свойства тахионов достаточно подробно предсказаны сторонниками их существования.

Схематичные модели тахионов

С помощью сверхсветовой тахионной связи информация из будущего направляется в прошлое, чтобы в определенной мере повлиять на еще не произошедшее. Если бы к нам беспрерывно прилетали вести из будущего, мир превратился бы в хаос, в котором исчезло бы всякое представление о причинах и следствиях. И хотя большинство физиков твердо придерживается такого мнения, все же, возможно, ученые не совсем точно представляют себе все возможности мира тахионов.

Но тахионы могут существовать отнюдь не перечеркивая теорию Эйнштейна, а вписываясь в нее – пусть даже на сверхсветовых скоростях! Но ведь, согласно законам теории относительности, по мере приближения скорости любого тела к скорости света масса этого тела катастрофически возрастает, так как вместе со скоростью тела растет и его энергия. Запрет на достижение сверхсветовых скоростей распространяется на обычные частицы, которые обладают массой покоя и двигаются с досветовыми скоростями.

А в случае тахионов такой запрет не действует – их масса покоя является величиной мнимой, и движутся они только быстрее света, потому что не могут двигаться медленнее или точно с той же скоростью. В принципе здесь нет ничего необычного, ведь мы не удивляемся тому, что частицы света – фотоны – рождаются сразу же при движении со скоростью света. Тахионы имеют еще одно необычное свойство. При взаимодействии с окружающей средой они не теряют энергию, а приобретают ее, при этом не замедляются, а ускоряются! А если каким-нибудь способом сообщить тахиону дополнительную энергию? Скорость станет меньше. Но чтобы снизить скорость до светового барьера, этой энергии понадобится так же много, как и обычной частице для разгона. Итак, чем тахион быстрее, тем он беднее энергией. Вообще говоря, тахионы не столь уж невозможно парадоксальны. Физика знает не менее удивительные ситуации. Например, у фотона масса покоя равна нулю, и тем не менее фотон реален. И в ходе эксперимента удается измерять время существования тахионов, фиксируя вполне реальные энергию и импульс.

Можно в очередной раз удивляться тому, как современная физика обращается со здравым смыслом. Но не будем забывать, что это не наука зачеркивает здравый смысл, это сегодняшний здравый смысл выступает против себя вчерашнего. Тахионы появились, разумеется, как частицы гипотетические, но теоретически исследовать их стали только после того, как выяснили, что законы физики не налагают на них прямого запрета. А искать их в экспериментах стали тогда, когда исследователи встретились с загадками, к которым в качестве отгадки вполне подошли бы тахионы. Экспериментаторы пытались получить тахионы на мощных ускорителях. Но обычные частицы, что бы с ними на этих ускорителях ни проделывали, отказывались рождать тахионы (или же ученые просто не умели эти тахионы ловить). Не нашли тахионы и в космических лучах. Между тем, по одной из гипотез, самые обыкновенные фотоны, частицы света, должны распадаться на тахионы и антитахионы. При этом получается, что Вселенная буквально насыщена потоками тахионов. Может быть, все дело в том, что мы не умеем их ловить, регистрировать, как совсем недавно не умели ловить нейтрино, еще раньше – позитроны, нейтроны, а до этого – даже обыкновенные радиоволны? А может, тахионы ищут не там?

Если они все же взаимодействуют с обычным веществом, то тут-то и начинается подлинная фантастика. Потому что сам факт существования тахионов должен привести к странным вещам, которые в определенных условиях должны происходить и со временем, и с причинно-следственной связью – той самой связью, на которой держится наш огромный мир.

Главным здесь является понятие «петля времени». Этот термин означает логический парадокс при совершении в прошлом действия, изменяющего уже состоявшееся настоящее. В научных трудах, посвященных физике микромира, также можно встретиться с понятием «петля времени», которое вытекает из определенных теоретических предпосылок. Но, как следует из формул, никакие превращения не нужны для образования петли времени, если мы имеем несколько связанных друг с другом источников тахионов. Каждый новый сигнал будет получен не позже, как следовало бы, а раньше предыдущего. Но самое любопытное – это то, что тахион при переходе к другой системе координат может оказаться в ней частицей с отрицательной энергией, а также то, что он может двигаться обратно во времени из будущего в прошлое. Таким образом, тахионы, предстающие частицами, существование которых сразу возможно и невозможно, воплощают парадоксальность современной физики. Формально ученые принимают подобные частицы с отрицательной энергией за античастицы с положительной энергией, двигающиеся во времени в обычном направлении.

Аналогичным образом когда-то решил проблему позитрона знаменитый теоретик Поль Дирак. Он предложил рассматривать позитрон, то есть частицу с массой электрона, но заряженную положительно, просто-напросто как пустое место, дырку на сплошном фоне обычных электронов с отрицательным зарядом. Из этого многие ученые делают простой вывод: тахионов или нет, или их взаимодействие с обычными частицами невозможно. Другие ученые предлагают усложнить само представление о причинности, как уже усложнились в современной физике многие представления, считая, что в особых случаях следствие может опережать причину.

Однако никакие самые тонкие эксперименты не показали нам пока, что такое явление возможно. А критерием истинности любой теории является ее опытное подтверждение. Здесь у физиков есть устойчивое мнение, что если тахионы существуют, и связанные с ними парадоксы имеют место, то сфера их проявления – ультрамалые пространства и сверхкраткие временные интервалы. Тут возникает любопытный вопрос: а стоит ли иметь сверхсветовые скорости, чтобы прилагать их в таком масштабе? Но, во-первых, силы, сжимающие атомное ядро, действуют тоже на очень маленьких расстояниях, однако лишь благодаря им существует окружающий нас мир материальных тел. И вполне может быть, что тахионы также играют в нашей Вселенной не менее важную роль. Ну, а во-вторых, теоретически изучаемые на тахионах парадоксы движения со сверхсветовой скоростью еще могут пригодиться на практике. Ведь обязательно придет время, когда ученые начнут практические исследования возможностей преодоления светового предела скорости.

Модели времён

Сегодня научное сообщество разделилось на две ветви: одна придерживается статической, другая – динамической модели времени.

В первом случае любой из нас, по идее, должен иметь на своей мировой линии впереди и позади себя тьму-тьмущую двойников. То есть двойниками-то они, конечно, являются только тогда, когда находятся сравнительно недалеко друг от друга во времени. Чем глубже в прошлое, тем явственнее ваши двойники молодеют, чем дальше в будущее – тем старше они становятся. Такую картину мира иногда сравнивают с кинолентой: каждый ее кадр существовал и до того, как увеличенным попал на экран, но зритель-то видит его именно в этот и только в этот момент. На каждом кадре – одна из многих тысяч групп изображений, составляющих кинофильм, но существует каждый кадр отдельно.

Те же, кто придерживается динамической модели времени, считают, что прошлого уже нет (хотя оно скрыто в настоящем, которое выросло из прошлого), а будущего еще нет (хотя оно в том же настоящем заложено). В динамической модели прямо говорится о прошлом, настоящем и будущем, события не сосуществуют, а сменяют друг друга, возможное становится действительностью, реальность текуча, мир движется и развивается. Но в этой модели также есть свои трудности и логические противоречия. Статическая и динамическая модели времени спорят друг с другом очень давно. Еще Платон находил, что для нашего земного мира справедлива динамическая концепция; а в божественном и вечном «мире идей» время соответствует статической модели. В начале прошлого столетия, с появлением теории относительности, интерес к статической модели снова возрос. Десятки крупных философов отстаивали важность одной концепции и выводимость из нее другой. Но не меньшим было число высоких авторитетов, которые придерживались прямо противоположного мнения. Пока еще ни одной из моделей времени не удалось одержать убедительной победы. Сегодня бесполезно делать какие-либо прогнозы, но безусловно правы физики, утверждающие, что реальное время в окружающей действительности взаимосвязано с масштабом рассматриваемых явлений, и ни одна его модель не исчерпывает себя полностью.

В свое время Нильс Бор полагал, что утверждения, противоположные действительно глубоким истинам, – тоже глубокие истины. Подтверждением слов Бора может служить введенный в физике принцип корпускулярно-волнового дуализма, в соответствии с которым один и тот же микрообъект может быть описан по-разному: и как волна, и как частица. А что касается статической и динамической моделей времени, то они в сущности противоположны, но их можно рассматривать как взаимодополняющие.

Пространство и время как особые сущности выступают в картине мира, созданной Ньютоном. Здесь они образуют сцену, на которой разыгрываются физические явления; причем точно так же, как сцена остается на месте и после ухода актеров, так пространство и время должны сохраниться в классическом мире и в случае полного исчезновения материи. На это обращал особое внимание Эйнштейн, подчеркивая, что в мире теории относительности с исчезновением материи не стало бы ни пространства, ни времени. Они являются лишь производными от материи, зависят от нее. В реляционной, или относительной, схеме каждый момент времени выражает только отношение к предшествующему и последующему состояниям подобно тому, как относительным является положение каждой скалы в горной гряде.

Время в теории относительности согласуется как со статической, так и с реляционной концепциями. Любая из составляющих тех пар моделей времени, о которых у нас шла речь, терпеть не может вторую составляющую той же пары, но легко сочетается с любой из представительниц пары другой. Каждая модель времени характеризуется определенным набором свойств, и эти свойства могут сочетаться или не сочетаться со свойствами, присущими другой модели.

Ярким примером сказанному служат построения Стивена Хокинга, исследовавшего противоречия между инвариантностью к направлению времени законов науки и огромным психологическим различием между прошлым и будущим в нашем сознании. Хокинг рассматривал три «стрелы времени»: термодинамическую, проявляющуюся в увеличении энтропии, космологическую, проявляющуюся в том, что Вселенная расширяется, а не сжимается, и психологическую, вследствие которой мы помним прошлое, а не будущее. В ряде своих работ Хокинг излагал оригинальную идею о двух взаимно дополненных временах: действительном, в котором пространство – время обладает метрикой Минковского, и мнимом, в котором пространство – время является евклидовым четырехмерным многообразием. Мнимое время Хокинга уже не является необратимым временем, оно окончательно становится одним из измерений пространства, относительно которого можно двигаться как вперед, так и назад. При этом окружающее нас трехмерное пространство становится безграничной сферой, вписанной в евклидово четырехобразие. В такой «темпоральной модели» нет границ и особых точек, поэтому процессы раздувания и сжатия Вселенной оказываются физически неразличимыми, как движения по поверхности сферы к экватору и от него. Мир Хокинга включает неизменное направление термодинамической стрелы как в фазе расширения, так и в фазе сжатия. Но расширение характеризуется «сильной стрелой». Напротив, в фазе сжатия беспорядок увеличивается очень мало. Далее Хокинг рассуждал следующим образом: нам – наблюдателям Вселенной – для интеллектуальной деятельности, направленной на уменьшение энтропии, требуется ее существенное увеличение (сильная термодинамическая «стрела времени») в окружающей нас среде. Из этого следует вывод о невозможности существования тех, кто наблюдает Вселенную в стадии ее сжатия. Это красивая, хоть и не во всем доказанная теория. И тем не менее модель Стивена Хокинга не получила широкого распространения. Возможно, это связано с тем, что она не дает прямых ответов на вопросы о сущности времени и его связи с физическими законами.

Кибернетическая парадигма мира

Магия настоящей науки способна творить чудеса! Именно таким предстает лейтмотив монографии видного кибернетика Л. М. Пустыльникова, выдающегося специалиста в области теории управления системами с распределенными параметрами. В своей книге профессор Пустыльников рассказывает об удивительной «Управляющей парадигме мира», дающей ключи к управлению самим пространством – временем. Профессор Пустыльников и его коллеги А. Г. Бутковский и О. И. Золотов решили объединить в математических моделях принципы теоретической физики и теории управления – кибернетики. Так возникла междисциплинарная область исследований, включившая в себя математику, теоретическую и математическую физику, техническую кибернетику, а также теорию управления.

Прежде всего перед исследователями встал вопрос, который до них задавали многие математические светила: как получается, что математика, возникшая от счета собственных пальцев, может так прекрасно описывать окружающий мир? Ответом здесь может служить своеобразный «Закон 100-процентной эффективности математики», выдвинутый в свое время А. Г. Бутковским. В нем говорится: как для любой реальности существует описывающая ее математическая структура, так и для любой математической структуры где-то существует соответствующая реальность. В «кибернетической парадигме мира» утверждается, что все окружающие нас явления основаны на схеме управления с обратной связью, содержащей некие регуляторы, естественно присутствующие в природе и обществе. При этом часто наблюдаемые в природе флуктуации, как отклонения от равновероятных процессов, являются не чем иным, как ошибками, или погрешностями, работы этих регуляторов.

Таким образом возникла оригинальная, «управленческая» точка зрения на физико-кибернетическое устройство мироздания. Она не только помогает понять, как построить формально-логические «скелетоны» фундаментальных законов природы, но и указывает путь к их рукотворному изменению. В этом случае предлагается рассматривать понятие пространства, его геометрию и законы движения как конструкции, необходимые для отображения этой реальности в сознании наблюдателя. Отдельно взятое событие (момент времени) при таком подходе не может быть содержательно интерпретировано. Только в последовательности событий может быть поставлен некий объект (в простейшем случае – точка) в пространстве. А в таком случае все свойства реальности, в том числе и геометрические, изначально содержатся в закономерностях чередования моментов времени. И все они могут быть схематизированы кибернетическим образом!

Само по себе время – это больше и сложнее, чем его модели. Наш мир достаточно многогранный, в нем есть простое и сложное, сходное и противоположное. Каждое новое открытие, каждая достаточно обоснованная гипотеза способствуют уточнению того, что же такое время. Впрочем, есть веские причины считать, что подход к подобным вопросам содержится в новых книгах профессора Пустыльникова «Кибернетика физики», «Законы физики как объекты управления», «Физико-кибернетический принцип взаимности» и «Физико-кибернетический принцип взаимности и формирование физической реальности», которые он представил на суд научной общественности. Ведь в данном случае речь впервые идет о принципах выживания человечества в грядущих космических катастрофах планетарного, галактического, метагалактического и даже вселенского масштаба путем искусственного изменения… самой физики времени!

Механическое время

В классической механике Ньютон постулировал бесконечное абсолютное пространство и абсолютное время. В законах Ньютона существуют три ключевые сущности: материя, расстояние и время. Материя определялась релятивистски – через плотность, а постулаты о пространстве и времени имели абсолютно точные формулировки. Пространство не искривлено и бесконечно, а время течет равномерно из прошлого в будущее. В течение столетий пространство и время напоминали сцену, на которой разыгрываются физические явления; причем точно так же, как сцена остается на месте и после ухода актеров, так пространство и время сохраняются в мире классической физики даже при полном исчезновении материи. Это эмпирически недоказуемое обстоятельство сомнений не вызывало. Триумф законов Ньютона сам по себе служил основанием считать эти представления о пространстве и времени истинными. Но с самого начала появления ньютоновской механики в ней скрывалось одно тревожное обстоятельство: законы Ньютона к тому же абсолютно обратимы, а реальные процессы – нет.

В начале XX века скромный служащий швейцарского патентного бюро в Берне Альберт Эйнштейн задумался: что будет, если «оседлать» луч света? Этот абстрактный вопрос в конечном итоге привел его к созданию теории относительности. В мире теории относительности с исчезновением материи не стало бы ни пространства, ни времени. Они являются лишь производными от материи, зависят от нее. В реляционной, или относительной, Вселенной каждый момент времени выражает только отношение к предшествующему и последующему состояниям.

Знаменитую теорию Эйнштейна принято считать трудно постижимой. Родился даже анекдот, согласно которому вначале гениальное творение Эйнштейна во всем мире понимали только три человека, включая автора. Затем количество «релятивистски просвещенных» увеличилось до двенадцати, но сам автор странным образом из этой дюжины выпал. Эйнштейн по этому поводу шутил:

«С тех пор, как на теорию относительности навалились математики, я и сам перестал ее понимать».

Быть может, самое парадоксальное следствие теории относительности состоит в том, что скорость света в пустоте является постоянной величиной. Она всегда близка к 300 тыс. км / с и парадоксально не складывается и не вычитается со скоростями других тел, поэтому ничто не может двигаться быстрее луча света. Из инвариантности скорости света относительно системы отсчета следует известный «парадокс близнецов». Вот как его описывает Джей Орир в своей «Популярной физике»:

«Предположим, что на Земле живут два близнеца в возрасте 20 лет, и один из них отправляется в космическое путешествие к звезде Арктур. Его ракета летит со скоростью 0,99 скорости света, и, преодолев два раза расстояние в 40 световых лет (до звезды и обратно), он возвращается на Землю через 11,4 года по корабельному времени. На Земле же за это время пройдет 80,8 года. Так что брат, оставшийся на планете, должен очень постараться, чтобы дождаться возвращения межзвездного путешественника. Ведь ему к моменту возвращения корабля стукнет 108,8 года! Космический странник окажется моложе его на целую жизнь – 69,4 года!»

Широкую известность получил еще один парадокс, так называемый «парадокс дедушки». Речь идет о человеке, который отправляется в прошлое, застреливает там своего дедушку и делает тем самым невозможным свое собственное существование. При более тщательном анализе последовательный характер теории может исключить такие противоречивые случаи на основе принципов «самосогласованности» или «синхронности».

Принцип «самосогласованности» разработал в 1970-х Игорь Дмитриевич Новиков. Он предложил использовать геодезические линии для описания кривизны времени (примерно так описывается кривизна пространства в общей теории относительности). Эти замкнутые, подобные времени кривые не позволят нарушить какие-либо причинно-следственные связи, находящиеся на одной кривой. Принцип также предполагает, что путешествие во времени будет возможным только в области, где присутствуют эти замкнутые кривые, – например, в области так называемых «червоточин». Позднее эта идея была расширена студентами Калтеха Фернандо Эшеверриа и Гуннаром Клинхаммером совместно с Кипом Торном. В своей статье они представили бильярдный шар, брошенный в прошлое через «червоточину» по траектории, которая в итоге помешала бы ему попасть в нее. Это нужно представлять себе так. Если бильярдный шар может через «червоточину» упасть обратно в прошлое, то он вроде бы должен повлиять там на свое будущее: он может удариться сам об себя, изменить свой прошлый путь и тем самым не попасть на свой путь в прошлое через «червоточину». Но, и это уже доказано математически, шар из будущего может только так стукнуть шар из прошлого, что он упадет в дыру.

Принцип «синхронизации» отсылает к теориям динамического хаоса и квантовой петлевой гравитации. В классической квантовой механике его связывают с еще не обнаруженными имперически частицами, которые назвали «тахионы». Для иллюстрации примем фантастическое допущение, что нам удалось построить космический аппарат, движущийся со сверхсветовой скоростью. Рассмотрим полет такой ракеты в двух системах координат. Первая система отсчета – это поверхность Земли. В этой системе отсчета все происходит как обычно: ракета стартует, предположим, в полдень и при пятикратной скорости света достигает цели, например, в следующую полночь. Вторая система координат – борт космического корабля. С точки зрения наблюдателя, во второй системе координат порядок событий в первой системе отсчета может оказаться нарушенным. Как в кино при запуске пленки в обратном направлении, он увидит, что ракета от достигнутой ею цели направляется к месту старта. Однако при всей своей необычности подобный мысленный эксперимент все же не лишен физического смысла. Здесь приходится ввести гипотезу о существовании частиц, движущихся со сверхсветовыми скоростями, – тахионов. Такое предположение основано лишь на некоторых теоретических предпосылках. Но, если такие частицы вдруг действительно существуют, не исключено, что время для них может течь навстречу нашему. То есть, говоря другими словами, прошлое и будущее таких частиц (с точки зрения стороннего наблюдателя) как бы меняются местами. И это странным образом напоминает воззрение Аристотеля, согласно которому конечное состояние системы влияет на динамику системы не меньше, чем ее начальное состояние:

Всё происходит прежде чем это случилось!

Это проявление крайнего, фатального детерминизма. Фактически это следствие обратимости. Математика Эйнштейна допускает перемещение во времени как вперед, так и назад. Это создало множество фантазий. В 1949 году Курт Гёдель предложил такую. Если Вселенная вращается, то, обогнув ее достаточно быстро, можно оказаться в прошлом и попасть в точку старта раньше, чем вы оттуда отправились. Получается, что перемещение вокруг Вселенной одновременно является перемещением назад во времени. Обратимости противостоит случайность, эффект которой выражает закон роста энтропии.

Термодинамическое время

Термодинамика впервые ввела в физику историю, а вместе с ней и возможность другого взгляда на время. Второе начало термодинамики в формулировке Рудольфа Клаузиуса утверждает, что неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором энтропия максимальна.

Людвиг Больцман полагал, что нашел ключ к пониманию «стрелы времени». Он доказывал, что асимметрия времени определяется возрастанием энтропии изолированной системы, эволюционирующей от менее вероятных состояний к более вероятным со все большим молекулярным беспорядком. В 1872 году Больцман опубликовал Н-теорему, которая вместе с его же статистической интерпретацией второго начала термодинамики была положена в основу теории необратимых процессов. Она не согласовывалась с обратимостью механики Ньютона – Гамильтона, и это породило острую дискуссию.

Настойчивые попытки согласовать термодинамическое описание природы с классической динамикой, связанные с осознанием роли необратимости, привели к формированию новой концепции времени. Оно во многом связано с работами Брюссельской школы «неравновесной» термодинамики во главе с Ильей Пригожиным. Он ввел два времени: динамическое и внутреннее. Динамическое время – это время, позволяющее задать описание движения точки в классической механике или изменение волновой функции в квантовой механике. Внутреннее время – это время, которое существует только для неустойчивых динамических систем. Оно характеризует состояние системы, связанное с энтропией.

Описание внутреннего времени сильно отличается от традиционного представления о времени как о величине, изоморфной прямой, идущей из далекого прошлого в нескончаемое будущее. «Настоящее» в таком представлении соответствует единственной точке, отделяющей прошлое от будущего. Настоящее возникает ниоткуда и исчезает в никуда. Стянутое в точку, оно бесконечно близко и прошлому и будущему. Пригожин пишет:

«Необратимое, ориентированное время может появиться только потому, что будущее не содержится в настоящем… Мы приходим к выводу, что нарушенная временная симметрия является существенным элементом нашего понимания природы».

При этом происходит, по выражению Пригожина, «овременивание» пространства, поскольку его характеристики связаны с характерным временем тау (τ). Характерное время – планковское время – это интервал 10–43 секунды. Размеры Планка определяют предел, после которого пространство и время сливаются в одно единое целое. Длина Планка очень мала: 10–33 см; она определяет масштаб, при котором геометрию пространства уже нельзя считать непрерывной. Самая маленькая возможная площадь, отличная от нуля, примерно равна квадрату длины Планка, или 10–66 см^2. Наименьший возможный объем, отличный от нуля, – куб длины Планка, или 10–99 см^3. Таким образом, согласно теории, в каждом кубическом сантиметре пространства содержится приблизительно 10^99 атомов объема. Квант объема настолько мал, что в кубическом сантиметре таких квантов больше, чем кубических сантиметров в видимой Вселенной.

Квантовое время

Древнегреческие философы были очень проницательны. Например, основатели атомистики Левкипп и Демокрит обсуждали в ходе очень давнего философского диспута реальность частиц времени. Столетия спустя Рене Декарт не сомневался, что время реализует себя от мгновения – к мгновению. Он полагал, что для перехода нашего мира из мгновения в мгновение нужны силы, которые и создали Вселенную. Квантовая физика соглашается с идеей дискретности времени. В квантовом мире нельзя указать точное начало и окончание факта испускания частиц. Время, за которое происходит это излучение, выступает перед нами как цельный отрезок. У нас нет способов различить в нем отдельные ранние и поздние моменты и вообще разделить его на отдельные части. Артур Чернин в своей «Физике времени» пишет:

«Время изменяется отдельными одинаковыми толчками, как кровь в артерии. Отрезок времени возникает сразу как целое, подобно кванту света, излучаемому атомом. Внутри такого „кванта времени” не имеют смысла понятия „раньше” и „позже”».

Ли Смолин в известной книге «Атомы пространства и времени» пишет о том же, но более осторожно:

«В последние десятилетия физики и математики задаются вопросом: плавно ли происходят изменения в природе – или мир развивается крошечными скачками, действуя словно компьютер?»

Общая теория относительности фактически подталкивает к такому выводу. Если мы мысленно позволим Вселенной снова сжаться, то достигнем той области, когда она настолько маленькая и плотная, что общая теория относительности теряет силу; решения ее математических уравнений становятся бесконечно большими на масштабах Планка. На этих масштабах теория струн соединяет теорию гравитации с квантовыми эффектами ценой замены квантовых частиц обертонами суперструн – многомерных образований, в первом приближении напоминающих гитарные струны.

Альтернативой теории суперструн является теория со странным названием «петлевая квантовая гравитация». Пространство и время действительно состоят из дискретных частей – петлевых структур. Расчеты, выполненные в рамках этой концепции, описывают простую и красивую картину, которая помогает нам объяснить загадочные явления, относящиеся к черным дырам и Большому взрыву. Но главное достоинство упомянутой теории заключается в том, что уже в ближайшем будущем ее предсказания можно будет проверить экспериментально: мы обнаружим первоэлементы пространства – времени, если они действительно существуют.

Таким образом, в механике, в термодинамике и в квантовой физике мы говорим о разных аспектах проявления времени. Специальная теория относительности заменяет понятие ньютоновского времени, отделенного от пространства, единым пространственно-временным континуумом. Оно по-прежнему дано богом и вечно. Пространство – время подобно арене театра, где происходят все остальные физические явления. Общая теория относительности трактует гравитацию как следствие искривления пространства – времени, которое больше не считается застывшим – оно сложным образом изменяется во взаимодействии с материей. Искривленное пространство – время теперь не просто арена. Оно само принимает участие в игре. Специальная теория относительности утверждает: часы в самолете идут медленнее часов на земле. Таково влияние скорости на время. Но согласно общей теории относительности есть еще эффект, обусловленный гравитационным полем Земли. Часы вблизи земли идут медленнее тех, что находятся дальше… Несмотря на это, по-прежнему все события обратимы.

Термодинамика исключает обратимость: энтропия во Вселенной растет. Для согласования с классическими представлениями приходится ввести внутреннее время, которое в отличие от динамического времени в теориях Ньютона – Эйнштейна связано с внутренними процессами в той или иной организованной структуре. Внутреннее время дискретно и синхронизировано за счет петель обратного влияния.

Квантовая механика тоже обнаруживает квантуемость времени, но сталкивается с поразительным качеством микромира – «дальнодействием». Это своего рода эффект мгновенного согласованного поведения квантовых частиц, удаленных друг от друга в пространстве. Согласно теории относительности взаимное влияние не может распространяться со скоростью большей, чем скорость света. Моментальное взаимодействие указывает на некую нелокальную составляющую времени. Эта составляющая времени как бы вне пространства. Нелокальная, не связанная с пространством составляющая времени обеспечивает эффект согласованного поведения сколь угодно удаленных друг от друга элементарных частиц.

Все это подводит к пониманию того, что время – сложный объект. Еще в XVIII веке это понял Иммануил Кант. В «Критике способности суждения» он писал:

«Время – это комплексная сущность».

Время имеет по меньшей мере три формы.

Прежде всего, измеряемое время – t. Время измеряют посредством устойчивых циклических процессов состояния вещества. Морские приливы, восходы Солнца, фазы Луны, таяние снега – все что угодно. С большой точностью время можно измерить с помощью кристаллов кварца, поскольку, если воздействовать на них слабыми электрическими импульсами, кристаллы кварца вибрируют ровно 32 768 раз в секунду. Это петлевое время.

Вторая сторона времени проявляет себя почти как пространственное измерение в теории относительности Эйнштейна. В «Краткой истории времени» Стивен Хокинг обратил внимание на то, что локальное время теории относительности правильно назвать «мнимым» или «динамическим» временем τ. Оно связано с измеряемым временем t формулой:

τ = ½ ict,

где i – мнимая единица, с – скорость света.

В этом случае расстояние между двумя пространственно-временными событиями:

ds^2 = dx^2 + dy^2 + dz^2 – с^2dt

преобразуется в формат четырехмерного пространственно-временного континуума:

ds^2 = dτ^2 + dx^2 + dy^2 + dz^2.

Наконец, третья сторона времени обнаруживает себя в эффекте «запутанного дальнодействия». Две квантовые частицы, сколь угодно удаленные друг от друга, могут вести себя согласованно и синхронно так, словно одна из них мгновенно знает, что делает другая. Дальше – больше. Дело в том, что фундаментальные квантовые структуры можно определить не нуждаясь в пространстве. Наиболее примитивным примером является граф или сеть, которые определяются, по сути, без привязки к пространству. Пространство возникает так же, как термодинамика вытекает из физики атомов. Теория квантовых графов предполагает, что фундаментальными сущностями в природе выступают графы. Пространство возникает в результате отключения соединений сети.

До эпохи высоких технологий то обстоятельство, что поверхность Земли двумерна, изолировало людей друг от друга. Большинство за свою жизнь встречалось лишь с несколькими сотнями людей, живущих на расстоянии пешей прогулки. Они устраивали праздники и ярмарки для взаимодействия (как это сегодня делают ученые) с жителями соседних деревень, а отважные торговцы даже ездили за рубеж. Пространство превратило в путешественников почти всех нас. Теперь мы живем в мире, в котором техника помогает преодолеть ограничения, накладываемые на нас низкоразмерным пространством. Рассмотрим влияние сотовых телефонов. Можно набрать номер и заговорить почти с любым на планете: у 5 из 7 миллиардов землян есть сотовый телефон. Это «растворяет» пространство. Мы живем в 2500000000-мерном пространстве, и почти все наши собратья по разуму – одновременно наши ближайшие соседи.

Интернет сделал то же самое. Разделявшее нас пространство «растворено» Сетью. В сущности, теперь мы живем в пространстве высокой размерности. Все больше людей может жить почти исключительно в высокоразмерном пространстве. Все, что необходимо, – немного больше виртуальной реальности (например, чтобы сотовый телефон создавал голограмму собеседника).

В многомерном мире с неограниченным потенциалом для подключения предоставляется гораздо больше возможностей, чем в физическом мире трех измерений. Представьте детей, воспитанных в высокоразмерном мире, где пространство не играет никакой роли. Они будут видеть мир как огромную сеть, в которой гибкая система связей держит всех на расстоянии шага друг от друга. Представьте теперь, что некто вытащил вилку из розетки. Произошел сбой, и населявшие сеть люди обнаружили, что живут в трех измерениях и большинство их разделено пространством. Число соседей уменьшилось с 5 миллиардов до одного десятка, и почти все они почему-то очень далеко.

Пространство в виде решетки. Частица может находиться лишь в одном из узлов, и движение заключается в прыжках от узла к узлу (а). Дополнительная нелокальная связь нарушает локальность, сближая две точки, разнесенные в пространстве на большое расстояние (б)

В этом случае пространство не непрерывно, а являет собой дискретную решетку из точечных узлов. Частицы «живут» на узлах решетки и могут передвигаться прыжками к соседям. Две частицы оказывают влияние друг на друга, если они оказываются по соседству. Если решетка имеет низкую размерность, то число частиц, доступных для взаимодействия, незначительно. Оно растет вместе с размерностью. Мы можем представить, что фотоны перемещаются по узлам. Чтобы отправить фотон к далекой частице, надо совершить множество прыжков, а это требует времени. Теперь представим многомерную решетку – сеть со множеством соединений поверх «плоской» решетки. Такая конструкция компактнее в том смысле, что требует меньше шагов и времени для передачи сигнала между узлами. Ли Смолин в «Возвращении времени» пишет:

«Один из принципов новой космологии предусматривает, что ничего не действует без того, чтобы самому не испытывать воздействие. Так, если сеть определяет перемещение частиц, не должна ли она меняться? Такой физический мир не слишком отличается от социума. Мир – это динамическая сеть связей. Все, что живет в сети (и сама структура сети), эволюционирует».

И далее:

«Я считаю, что время реально и имеет значение для фундаментального описания природы. А вот пространство, возможно, – иллюзия вроде температуры или давления: полезный способ организации представлений о вещах в больших масштабах».

В теории петлевой квантовой гравитации пространство описывается как динамическая сеть связей. Типичное квантовое состояние геометрии пространства можно представить в виде графа – фигуры с множеством ребер, соединяющих узлы или вершины. Ребра, которые показывают некие примитивные отношения между узлами, имеют метки с указанием связей между соответствующими узлами. Эти метки могут быть целыми числами: целое число соответствует маркировке ребра. Узлы также имеют метки, но это более сложное описание. Таким образом, все сводится к информационным битам, которые лежат в основе всего.

Еще одно предположение петлевой квантовой гравитации, приводящее к появлению пространства-времени, таково: графы, описывающие квантовую геометрию пространства, ограничены его низкой размерностью. В этом случае каждая вершина (или узел в графе) связана с небольшим числом других вершин. Перемещаясь между двумя узлами, разнесенными на большое расстояние, частице приходится совершить много прыжков. Частице или кванту, несущим информацию, потребуется немало времени, чтобы пройти этот путь. Так возникает описание мира с конечной скоростью света. Однако существует много состояний квантовой геометрии, в которых версия локальности не наблюдается. Есть графы, в которых каждый узел связан со всеми остальными всего несколькими шагами. Но подобную квантовую геометрию пока не удается описать в рамках петлевой квантовой гравитации. Образование такой связи – это нарушение «локальности». Запутанность и другие эффекты в квантовой теории являются примерами нарушения локальности.

Появление и сохранение добавленного ребра – это процесс, в котором ранее «нелокальная» связь становится локальной. Сеть изменилась. Она стала сложнее и интереснее… Сложность сети возрастает, и это, кажется, противоречит принципу роста энтропии – второму началу термодинамики. Однако не будем упускать из вида, что второе начало термодинамики применимо лишь к замкнутым системам, не обменивающимся материей и энергией с миром. Но ни одна живая система не является замкнутой. Сложные системы не могут быть равновесными. Общей особенностью сложных систем является самоорганизация. Любое существо представляет собой сложную сеть процессов обратной связи, которые организуют и стабилизируют проходящие через него потоки энергии и материи. Обратная связь может быть положительной. Это означает, что она ускоряет производство чего-либо (вспомните визг микрофона, если его поднести к динамику). Отрицательная обратная связь приглушает сигнал (как термостат, который включает печь, когда дома холодно, и выключает ее, когда становится жарко). Структуры в пространстве и времени образуются сами собой благодаря работе конкурирующих механизмов обратной связи. Когда положительная обратная связь конкурирует с отрицательной на разных уровнях, образуются сложные структуры в пространстве. Это основной механизм биологической самоорганизации, обнаруженный Аланом Тьюрингом. Он создает у эмбриона структуры, обозначающие части тела. Этот механизм может включиться и позднее, чтобы определить, например, окрас кошки или рисунок крыльев бабочки.

Звезды сгруппированы в галактики – там они рождаются. Сами галактики также далеки от термодинамического равновесия. Наш Млечный Путь – типичная спиральная галактика. В ней имеются не только звезды, но и межзвездные облака газа и пыли, из которых формируются звезды. Газ, поступая снаружи, медленно накапливается на галактическом диске. Это один из факторов, вызывающих изменения в галактике. Когда звезды в конце жизни взрываются, как сверхновые, они производят пыль, тоже попадающую в галактический диск. Газ и пыль существуют в разных фазах: некоторые очень горячие, некоторые конденсируются в очень холодные облака. Процессами самоорганизации в галактике движет звездный свет – энергетические потоки, идущие от звезд.

Время от времени массивная звезда взрывается как сверхновая, и это также дает галактике много энергии и материи. Поэтому наша Вселенная характеризуется структурой и сложностью в широком диапазоне масштабов: от организации молекул в клетках до организации галактик в скоплениях. Существует иерархия самоорганизующихся систем, возникающих благодаря потокам энергии и стабилизировавшихся за счет процессов обратной связи. Вселенная развивается от менее сложной к более структурированной, от равновесия к сложности.

Если Вселенная – замкнутая система, которая в ранней стадии находились почти в тепловом равновесии, то ее сложение противоречит второму закону термодинамики. Материя и излучения были в горячем состоянии, с заметно более равномерно распределенной температурой, которая растет по мере того, как мы идем все дальше в прошлое. До отделения фотонов от материи (400 тысяч лет после Большого взрыва) материя находилась в равновесии с излучением. Это равновесие, насколько известно, нарушалось лишь случайными флуктуациями плотности материи. Все структуры, которые мы сейчас наблюдаем во Вселенной, образовались после отделения вещества от излучения. Зародышевые начальные структуры были посеяны в виде малых случайных флуктуаций плотности, и эти структуры росли по мере того, как Вселенная расширялась. Но второй закон утверждает, что замкнутые системы увеличивают свою случайность, становясь со временем более беспорядочными и менее сложными и менее структурированными. Но это противоречит тому, что мы видим: сложность растет по мере формирования структур на всех уровнях Вселенной. При этом самые замысловатые конструкции сформировались совсем недавно.

Увеличение сложности связано с появлением устойчивых петель обратного влияния, повышение энтропии – с их разрушением. Тот факт, что наша Вселенная становится сложнее и интереснее, означает, что тенденция роста сети петель обратного влияния превышает тенденцию их разрушения. И эта асимметрия лежит в основе такого качества, как время. Реальность времени означает, что сеть петель влияния увеличивается с каждым тактом.

Увеличение сложности означает время. Не существует статической и одновременно сложной системы. У Вселенной есть история, и она рассказывает о возрастающей сложности.

Поскольку взаимодействие квантовых частиц происходит случайно, процессы становятся необратимыми. Появляется символическое время Т, которое посредством моментальной обратной связи синхронизирует процессы и которое вследствие алеаторности квантовых объектов необратимо.

В полностью изолированной системе внутреннее, динамическое и символическое время совпадают. Вселенная – такая система. Если мы рассматриваем условно изолированную систему, скажем Солнечную систему, то внутреннее время системы отличается от динамического времени, поскольку определяется кривизной пространства. Сама природа символического времени, обеспечивающая мгновенную связь между всеми объектами такова, что локальное отклонение внутреннего времени – временное отклонение.

Доктор Клаус Кифер, доцент по теоретической физике в университете Фрайбурга говорит:

«В квантовой гравитации нужно полностью отказаться от старого понятия времени. Абсолютное время Ньютона – время, отделенное от предметов, – имело невероятный успех. Но в наш век это абсолютное время выводится из употребления. Прежде всего благодаря Эйнштейну, – и похоже, что этот демонтаж должен продолжаться.

…Мы предполагаем, что время – это нечто исключительно качественное; то есть, его не существует вне объектов и полей. В самых современных теориях время и вовсе выпадает из уравнений. Это поистине увлекательно: из уравнений квантовой гравитации, которые пока что автоматически пишутся аналогично уравнениям квантовой теории, t квантовой теории просто выпадает. Это значит, что времени там нет».

В квантовом мире времени нет!

Идея исчезновения времени больше не оспаривается. С ней согласно большинство физиков. Эйнштейн однажды назвал время упрямой иллюзией. Откуда и каким образом время приходит в мир, остается открытым вопросом. Другими словами: идет поиск причины и источника возникновения времени.

Можно предположить, что Вселенная начала свое развитие из состояния с высокой энтропией, являющегося наиболее естественным. Хороший кандидат на такую роль – пустое пространство. Подобно любому состоянию с высокой энтропией, пустое пространство «предпочитает» оставаться неизменным, из чего сразу же возникает проблема: как же нам получить нашу сегодняшнюю Вселенную из замершего пустого пространства?

Решение может предоставить темная энергия. В ее присутствии пустое пространство уже не является пустым. Флуктуации квантовых полей порождают очень низкую температуру, гораздо меньшую, чем температура современной Вселенной, но все же не равную абсолютному нулю. В такой Вселенной все квантовые поля испытывают случайные флуктуации. Следовательно, если мы подождем достаточно долго, отдельные частицы или даже совокупности частиц будут флуктуировать до своего реального появления (это именно реальные частицы, в противоположность короткоживущим «виртуальным», которые пустое пространство содержит даже в отсутствии темной энергии). Рождаются не только частицы.

Петли обратного влияния возникают сами собой по случаю в процессе хаотического взаимодействия элементов вещества друг с другом. Некоторые из них оказываются настолько устойчивыми, что существуют довольно долго во времени. А само время есть качество, отражающее синхронизацию большого числа петель обратного влияния подобно тому, как температура есть качество, отражающее скорость движения большого числа частиц вещества. Устойчивые петли обратного влияния остаются неизменными, пока они существуют. И эти петли активны. Не менее активны, чем вещество и энергия.

Ли Смолин исходит из того, что само по себе время реально, и ось времени нельзя смешивать с осями пространства. Ось времени – вне пространственных осей. Они нигде не пересекаются. Время – это особое качество, отличное от пространства.

Заключение

Представление о том, что прошлое, настоящее и будущее – всего лишь иллюзии, хотя и неискоренимые, – непосредственно вытекает из специальной теории относительности, которая отрицает абсолютность, универсальность настоящего момента времени. И утверждает, что одновременность относительна: два события, происходящие в одно и то же время для наблюдателя в одной системе отсчета могут оказаться разнесенными во времени, с точки зрения наблюдателя, находящегося в другой системе отсчета.

Кроме того, подлинными принято было считать реально существующие материальные объекты, а разум, чувства, эмоции воспринимались как нечто эфемерное, субъективное и мимолетное. Но образ единой мировой линии, о котором мы уже рассказывали, позволяет перейти от механистического понимания окружающей действительности к осознанию того, что все – и свершившееся, и прочувствованное, и продуманное – так или иначе сосуществует и остается навсегда в недрах Вселенной.

Согласно общей теории относительности, время обусловлено состоянием системы в целом. Это существенное обобщение понятия времени, данное Эйнштейном, важно для развивающихся систем. Физики предпочитают рассматривать время как нечто единое, подобное пересеченной местности, на которой располагаются как прошедшие, так и будущие события. Такое представление о природе времени полностью исключает существование некоего особого момента, называемого настоящим, а также и процесса непрерывного превращения будущих событий в настоящие, а затем и в прошедшие. Короче говоря, никакого течения или потока времени для физиков не существует. Неразбериха, возникающая в спорах о ходе времени, часто связана с тем, что его сопоставляют с так называемой стрелой времени.

Говорят, нельзя дважды войти в одну и ту же реку. Хотя необратимых физических процессов в природе много, физики отрицают отсутствие обратимости как таковой – все гораздо сложнее.

Мы живем по неправильным часам со стрелками, бегущими по кругу. Подобное представление о времени давно устарело, утверждают физики-теоретики – и предлагают иную модель часов. Вместо круглого циферблата стоило бы взять за основу спираль, где одна стрелка одновременно движется в прошлое, и наоборот – из прошлого в будущее, а другая – из настоящего в прошлое и из прошлого в настоящее. На каждом отдельном участке двойной спирали, где слева прошлое, а справа будущее, время, казалось бы, необратимо, но это лишь локальная необратимость. На деле любая произвольно взятая точка прошлого рано или поздно сольется с точкой, плывущей из будущего. То есть стрелки идут навстречу друг другу из прошлого и будущего, встречаясь в настоящем.

Приложение. В. А. Якобсон. Принципы и методы исторической хронологии

Понятие «древность» не совпадает с принятой в Европе хронологией и тем более с хронологическими системами, принятыми в других культурах. Согласно принятому у нас счету, каждый год обозначается как «такой-то год нашей (или «до нашей») эры», он же «от (или «до») Рождества Христова» или «христианской (дохристианской) эры»[2].

Существуют и другие способы летосчисления: «от Сотворения мира», принятый иудаистами и некоторыми христианскими конфессиями (конкретная дата «сотворения мира» определяется разными конфессиями по-разному, так как подсчеты по разным вариантам Библии дают разные результаты, один из них применялся в России до реформ Петра Первого; понятно, что этот способ является «абсолютным» и не имеет никакого «до»); «от Хиджры», т. е. от переселения пророка Мухаммеда из Мекки в Медину, а также ряд других.

Эра – это способ счета лет начиная от какого-либо реального или предполагаемого события. Ясно, что все применяемые эры никак не зависят друг от друга, никак не согласованы между собой, и для правильного перевода дат из одной эры в другую, для правильной датировки событий далекого прошлого (т. е. для создания абсолютной хронологии) необходимо понимать древние способы датировки и найти способ (а еще лучше – несколько взаимопроверяемых способов) их сопоставления и создания абсолютной шкалы исторического времени.

Представление о времени – это, возможно, первое и самое важное отличие человека от животного. Именно на основе этого представления устанавливаются причинно-следственные связи, что и является началом мышления. Именно из этого представления возникает понимание неизбежности смерти каждого живого существа и все связанные с этим эмоциональные и мыслительные процессы.

А на этой основе возникает представление человека о самом себе, о прошлом и будущем, возникает мифология, эпос и религия, календарь, летосчисление и история. Календарь и летосчисление оказываются необходимыми для планирования и учета, и потому возникают довольно сложные и весьма совершенные календарные системы, основанные на астрономических наблюдениях. Календарные записи встречаются уже в самых ранних письменных памятниках, но для их правильного понимания необходимо вкратце ознакомиться с древнейшими способами датировки и понять, как удается извлекать абсолютные даты из древних памятников.

В этом деле очень многое зависит от случайных обстоятельств, например, от принятого там и тогда, в той или иной древней стране способа счета лет, от обычая и способа датировать документы и, наконец, но не в последнюю очередь, от количества сохранившихся и дошедших до нас документов. По всем этим параметрам первое место занимает Древняя Месопотамия, почему и вся хронология древнего Ближнего Востока устанавливается через посредство хронологии Месопотамии. Здесь время первоначально считали по поколениям, затем (в Южной Месопотамии) – по годам правления энси, или царя.

Составлялись Царские списки, куда последовательно заносились цари данного государства с указанием, сколько лет правил каждый из них. Документы датировались текущим годом правления царя. На севере, в Ассирии, счет годов и датировка документов производились по именам особых чиновников-эпонимов, каждый из которых занимал этот пост ровно один год и заносился в особые списки, содержавшие полный перечень всех эпонимов в хронологическом порядке, и при этом иногда отмечались важнейшие события того или иного года. Каждый эпоним воздвигал также памятную стелу со своим именем. В Ассирии такой способ счета сохранялся до самой гибели этого государства.

В Вавилонии же способ датирования со временем изменился. Теперь каждый год получал особое наименование по важнейшему событию предшествовавшего года, например: Год, когда (такой-то) воцарился, или: Год, когда (такой-то царь) построил (такой-то) канал или храм или одержал (такую-то) победу. Наряду со списками царей стали составляться и списки этих «датировочных формул».

Как списки эпонимов и их памятные стелы, так и списки царей и «датировочных формул» дошли до нас, но, к сожалению, не полностью и со вкравшимися при переписке или преднамеренными искажениями. Понятно, что и в таком виде они являются важнейшими историческими источниками, но главная проблема состоит в том, как соотнести все эти материалы с нашей системой летосчисления.

Здесь на помощь пришла астрономия. Так, в ассирийском списке эпонимов упоминается солнечное затмение, которое, согласно астрономическим расчетам, имело место 15 июня 763 г. до н. э., что и позволило увязать месопотамскую хронологию с нашей. Имеются в месопотамских текстах и данные о наблюдениях других астрономических явлений (например гелиакального восхода Венеры), но эти наблюдения не могли быть точными.

С учетом всех возможных погрешностей допустимая ошибка для I тысячелетия до н. э. составляет не более чем 10 лет в ту или иную сторону. Для II тысячелетия до н. э. она составляет около 50 лет, а для III тысячелетия до н. э. примерно 120–150 лет. Соответственно, применяются три хронологические системы – короткая, средняя и длинная, отличающиеся друг от друга на указанные величины. В нашей стране принята средняя хронология, согласно которой, например, вавилонский царь Хаммурапи правил в 1792–1750 гг. до н. э.

Поскольку для других государств древнего Ближнего Востока хронологические опорные точки для большей части периода древности практически отсутствуют, даты для них устанавливаются по синхронизмам с известными событиями или лицами в Месопотамии. Для Древней Индии дело с хронологией обстоит совсем плохо, поскольку индийцы хронологией почему-то не интересовались, во всяком случае, не оставили нам хронологических записей, а синхронизмы с Ближним Востоком известны здесь только для очень ранней и очень поздней древности. Напротив, от Древнего Китая осталось достаточно много исторических сочинений и астрономических наблюдений, так что его хронология, за исключением самого раннего периода, достаточно надежна.

Что касается хронологических эр, т. е. систем непрерывного счета лет начиная от какого-либо реального или предполагаемого (например Сотворения мира) события, то первая попытка такого счета, продержавшаяся всего несколько десятков лет, была сделана еще во II тысячелетии до н. э. в Месопотамии. Но долговечные эры появились лишь в следующем тысячелетии.

Наиболее известной из них является Селевкидская эра, счет по которой идет с 312 г. до н. э. Она употребляется некоторыми восточными христианскими церквами до сих пор и потому просто и точно сопоставляется с нашей эрой. Важное значение имеет также эра Диоклетиана (с 284 г. н. э.). Она тоже употребляется в наше время коптской церковью в Египте. У евреев в древности и в Средние века употреблялись одновременно несколько эр: от Сотворения мира, от разрушения Иерусалима, Селевкидская эра и некоторые другие, включая, например, исламскую. Существуют средневековые еврейские рукописи, датированные сразу по нескольким эрам, что и решает окончательно вопрос о соотношениях этих эр и об их непротиворечивости.

Эр от Сотворения мира известно несколько, ибо все они были вычислены «задним числом» по оригинальному тексту Библии и по ее переводам, где хронологические сведения несколько различны. Что же касается эры от Рождества Христова (т. е. нашей эры), то дата этого события была вычислена лишь в V в. н. э. и с ошибкой примерно в 6–7 лет.

Так или иначе, все способы летосчисления не противоречат друг другу, равно как и летосчисления Древней Европы, например, принятому в Древней Греции счету годов по Олимпиадам, начиная с первой, или принятой в Древнем Риме эре «от основания Рима». Эти европейские эры, в свою очередь, подкрепляются дошедшими до нас списками афинских архонтов-эпонимов и римских консулов (и те и другие известны также из древних надписей и других источников, и потому невозможно усомниться в их подлинности), что и позволяет признать их адекватность.

Но существуют и физические способы датировки, среди которых центральное место занимает радиоуглеродный анализ. Этот анализ позволяет определять абсолютный возраст органических материалов с очень большой точностью. Объективность и точность получаемых этим методом данных подтверждены обнаруженными в последние десятилетия живыми деревьями возрастом более 5 тысяч лет и анализом их годичных колец. Таким образом, была получена калиброванная шкала, с которой и сравнивают результаты всех радиоуглеродных анализов.

Кроме всех вышеперечисленных, существуют еще лингвистические (анализ языка текстов и глоттохронология – методы, позволяющие прослеживать и датировать изменения в языке), палеографические (анализ изменений, которые обязательно происходят в любой письменности), искусствоведческие (анализ художественного стиля и технических приемов) и другие методы датирования. Комплексное применение всех возможных в каждом отдельном случае методов и дает нам уверенность в правильности полученных результатов.

Примечания

1

Сейчас время устанавливается при помощи всемирного координированного времени (UTC), введенного вместо времени по Гринвичу (GMT). Отрицательные смещения у часовых поясов – к западу от нулевого меридиана, положительные – к востоку.

2

Английские обозначения:

«ВС = Before Christ» и «ВСЕ = Before Common / Current / Era»; второе обозначение давно предложено как лишенное конфессиональных ограничений и официально введено в Великобритании в школьный обиход в 2002 г.

Content

Сергей Деменок
Pro время

Введение

Глава I. Возникновение отсчета времени

Прошлое, настоящее и будущее

Краткая история измерения времени

Реформы времени

Глава II. Наш неизменный спутник – часы

С чего начинался отсчет

Изобретения для измерения и регулирования времени

Глава III. Как наш мозг воспринимает время

Восприятие времени детьми

Внутренние часы и субъективное время

Теория пропорциональности

Роль дофамина в восприятии времени

Время и память

Время и жизненный опыт

Пять способов замедлить время

Глава IV. Восприятие времени в разных культурах

Последовательный и синхронный подход ко времени

Ориентация во времени

Доиндустриальное безвременье

Скорость и ритм жизни

Время и многозадачность

Назад в будущее

Глава V. Власть времени

Окружающая среда

Ритм сердца, иммунитет и прививки

Разные представления о взрослении и старении

Голубые зоны

Крионика – дверь в будущее

Глава VI. Что ждет нас в будущем

Будущее нашего питания

Будущее любви и взаимоотношений

Будущее работы и профессий

Будущее здравоохранения

Будущее технологий

Глава VII. Релятивизм времени

«Стрела времени»

Кризис большого взрыва

Квант времени

Таинственные хронокванты

Парадигма дискретности

Искривление времени

Многомерное время

Из чего состоит «зазеркалье»

Модели времён

Кибернетическая парадигма мира

Механическое время

Термодинамическое время

Квантовое время

Заключение

Приложение. В. А. Якобсон. Принципы и методы исторической хронологии

Примечания