Что такое время?

2015-05-20 | 00:25 , Категория текст


Николай Кукушкин

Почему мы живем от рождения до смерти, а не от смерти до рождения? Почему время на работе идет так медленно, а на вечеринке — так быстро? Что такое «сейчас» и сколько именно оно длится? Николай Кукушкин — о времени, главной иллюзии живой природы.

Прошлое уже произошло, а будущее еще нет. Прошлое напоминает о себе на каждом шагу: помятым лицом в зеркале, следами позора на кухне, свербящим чувством стыда за бесцельно прожитые годы. Будущее загадочно и непредсказуемо. Оно скрывается за толстым слоем ожиданий, прогнозов, страхов и надежд.

Но представьте на минуту, что вы фотон, летящий сквозь межзвездное пространство созвездия Андромеды в сторону беты Кассиопеи. Летите вы уже несколько миллиардов лет, и за это время ничего особо интересного с вами не случилось. И вряд ли скоро произойдет. Помятого лица у вас нет, равно как и надежд на будущее, полет ваш протекает с постоянной скоростью в одном направлении, бояться вам нечего, ожидать — тоже. Чем отличается прошлое от будущего для вас? В сущности, ничем.

С точки зрения теории относительности время не существует независимо от пространства, а образует с ним единую четырехмерную систему — пространство-время.

Для физики прошлое и будущее, в принципе, эквивалентны — как и направления в пространстве. Магниту, например, все равно, в какую сторону его повернут, — он действует влево и вправо одинаково; точно так же для физической силы (например, гравитации или электромагнетизма) нет разницы, действует ли она в сторону прошлого или в сторону будущего. Этот принцип называется «Т-симметрией». Вы как фотон не отличаете полет Андромеда – Кассиопея из прошлого в будущее от полета Кассиопея – Андромеда из будущего в прошлое.

Будущее и прошлое появляется, когда фотонов, других частиц или вообще чего угодно становится много. Потому что когда чего-то много, срабатывают не столько физические, сколько статистические законы — начала термодинамики.

Когда я учился в средней школе, у нас в классе бытовал довольно богатый фольклор, со своими мудростями и ценностями, в котором особой популярностью пользовалось «второе правило Сани»: «Если что-то долго крутить, то оно отвалится». Первое правило Сани не имеет к теме отношения, там нецензурно объяснялись правила осторожного поведения «в чужом районе» (дело было в Купчине). Но оно всегда шло в дополнение ко второму.

Второе правило Сани — это емкая, даже метафорическая формулировка второго начала термодинамики. Если что-то долго крутить — то оно отвалится. Если что-то долго трясти, то оно перемешается (это уже мои сочинения по мотивам). Если что-то долго делать — все что угодно — то беспорядка и хаоса становится больше. Мусор копится в углах, стаканы бьются, мороженое тает, а все, что может крутиться, подчиняется второму правилу Сани. Я не знаю, кстати, при каких обстоятельствах Саня его придумал, — вполне возможно, что изначально это мнемоническое правило с урока физики, но вообще могло иметь место и чисто практическое наблюдение по результатам кручения предметов быта.

Более известная бытовая формулировка второго начала термодинамики: «Беспорядок всегда возрастает».

Почему беспорядок всегда побеждает порядок? Теория вероятностей. Книги на полке в правильном порядке — одно-единственное состояние книг. Книги на полу — тысячи возможных комбинаций, и любая из них — уже беспорядок. Жизнь существует в узких и шатких границах температуры, влажности и освещения, а тлен, хаос и пустота занимают всю Вселенную. Если не прилагать усилий, все упорядоченное рано или поздно становится неупорядоченным: беспорядок всегда вероятнее порядка.

При чем тут прошлое и будущее? Когда мы говорим «беспорядок всегда возрастает», мы имеем в виду «беспорядок возрастает в будущем». И дело не в том, что будущее магически притягивает к себе беспорядок, а прошлое его отталкивает. Просто беспорядок возрастает в одном из направлений времени, и это направление мы, люди, называем «будущим».

Повышая хаос вокруг себя — обычно путем выделения тепла, — молекула может сделать продуктивное усилие и запустить, например, нервный импульс по нейрону. Поскольку ощущение, что время куда-то идет, — продукт химических реакций в голове, оно тоже подчиняется законам термодинамики.

Человеческое сознание — следствие работы нервных клеток в головном мозгу. Работа нейронов, в свою очередь, определяется химическими процессами внутри них. Химические процессы движутся параллельно возрастанию энтропии. Поэтому наше сознание тоже направлено «вдоль» повышения беспорядка: будущее для нас лежит там, где энтропии больше.

Второе правило Сани, таким образом, можно переформулировать следующим образом: «Будущее — это когда отваливается то, что ты крутишь».

Человеческое восприятие времени представляет собой несколько разных независимых явлений.

Во-первых — ощущение, что прошлое и будущее имеют направление, так называемая стрела времени. Это и есть тот термодинамический вектор, который определяется молекулами нашего тела. Во-вторых, оценка интервалов: сколько времени, по нашим ощущениям, прошло от момента А до момента Б. В-третьих, восприятие последовательности и одновременности: что за чем произошло и в какой момент. Наконец, ощущение «сейчас» — определенного промежутка времени как единого текущего момента.

Все остальное — субъективные ощущения, генерируемые мозгом. Иллюзия, иными словами.

Главная сложность измерения времени мозгом заключается в том, что нервные клетки работают с миллисекундными скоростями, а воспринимаем мы промежутки от секунд до лет. Чтобы быстрым нейронам ориентироваться в нашем «медленном» времени, им нужна особая накопительно-измерительная система, внутренние часы, отсчитывающие, сколько времени прошло.

Существует две основных версии. Согласно первой, у мозга есть одни центральные часы, которым все подчиняется. По другой — каждая функция мозга ориентируется во времени самостоятельно: у слуховых отделов свои часы, у двигательных — свои. Точно известно одно: ощущение времени зависит от количества поступающей в мозг информации и от внимания, на нее направленного.

Но память в дальнейшем растягивается, чтобы вместить все, что произошло за истекший период. По этой же причине под воздействием многих психотропных веществ кажется, что проходит час, когда на самом деле проходит пять минут: просто за эти пять минут вы получаете в несколько раз больше впечатлений, чем обычно, и, когда вы вызываете эти впечатления в памяти, они заполняют целый час «обычного» времени.

С последовательностью и одновременностью тоже не все однозначно. Два звука, разделенные промежутком в 1 – 2 мс, распознаются как последовательные, а два изображения с тем же интервалом — как одновременные. Слух — самое быстрое из наших чувств. Возможно, эволюционно это связано с тем, что наш слуховой аппарат — самый эффективный орган чувств для защиты от внезапного нападения: обоняние принципиально работает слишком медленно (молекулам запаха нужно физически долететь до носа), осязание — когда уже поздно, а зрение — плохой помощник в ночном лесу или если хищник хорошо прячется.

Интересно и то, что, хотя отличить одновременное от последовательного мы можем за 2 мс, на восприятие конкретного порядка событий нужно в 10 раз больше времени — около 20 мс. В этом случае различий в скорости между органами чувств уже не наблюдается. Видимо, создание «списка событий» — это более сложная операция, чем простая регистрация «неодновременности» этих событий. Мозг сначала собирает информацию от всех органов чувств и только потом анализирует ее, утверждая конкретную последовательность.

Не исключено, что для этого используется та же самая система, что и при производстве речи. Когда мы говорим или воспринимаем речь, мозгу приходится очень быстро планировать или расшифровывать сложные последовательности звуков: от их перестановки может измениться смысл слова или предложения. У некоторых пациентов одновременно с нарушениями речи (в частности, при повреждении левого полушария мозга) наблюдаются и проблемы с воспроизведением последовательностей — например, им труднее вспомнить, в каком порядке им показали пять картинок.

Психологи обычно называют интервал примерно от 4 – 5 секунд назад до текущего момента, если точнее — от 4 – 5 секунд назад до 80 мс назад. Наше сознание существенно отстает от происходящего вокруг: чтобы сориентироваться в настоящем, мозгу нужно время. Поэтому когда нам кажется, что событие произошло, на самом деле с этого момента минула почти десятая доля секунды.

Субъективное настоящее отличается от более далекого прошлого тем, что мы воспринимаем его как единый блок ощущений. По прошествии нескольких секунд он превращается в набор отдельных образов в памяти. Есть данные, которые позволяют заключить, что у галлюцинирующих шизофреников субъективное настоящее ужато по сравнению с «сейчас» здоровых людей. Возможно, у таких пациентов «образное» прошлое как бы наползает на «ощущаемое» настоящее, и в результате человек видит и слышит результаты своего мышления.

Время кажется нам незыблемым и объективным, но на самом деле незыблема только наша уверенность в собственных чувствах. С точки зрения физики будущее есть то же самое, что прошлое. С точки зрения мозга недавнее прошлое — это настоящее. С точки зрения большинства людей время направлено вперед, потому что так принято говорить. Но у южноамериканского народа аймара прошлое, наоборот, впереди, а будущее сзади, а у некоторых полинезийцев прошлое на востоке, а будущее на западе. Как и весь остальной мир, время — это иллюзия, данная нам в ощущениях.