Путеводитель по времени: знакомство

Рафаил Нудельман • 09 октября 2016
Теперь мы можем задуматься над еще более интересной загадкой: а как воспринимают время не разные участки, а разные мозги? Одинаково или по-разному? От чего это зависит?

    Настоящее

    Глянем на циферблат наших часов. Что мы видим? Правильно: секундная стрелка бежит, минутная за ней неторопливо поспешает, часовая ступает степенно и размеренно. Все при деле, никто на месте не стоит. А ведь если вдуматься, это как-то странно. Ведь мы-то знаем, что есть такая вещь, как «настоящий момент». Сколько раз приходилось слышать, к примеру: «В настоящий момент денег нет и не предвидится!».

    Нас нет ни в прошлом, ни тем более в будущем, мы — вот они, здесь и сейчас. Где же это настоящее? Куда оно запропастилось, почему наши стрелки его не показывают?

    Надо полагать, что оно очень коротенькое, это настоящее, если даже секундная стрелка мимо него проскакивает, будто его и нет. Мы и сами это знаем: не успеешь оглянуться, а время уже прошло. Но вот чего мы не знаем, так это ответа на вопрос: сколько же, интересно, оно длится, это неуловимое «настоящее», в нашем мозгу? Какую длительность мы еще ощущаем, как «настоящее»?

    Как ни странно, но до недавнего времени даже господа уважаемые ученые этого не знали. Ответ на этот жгучий вопрос впервые принесло… кино. В ранних фильмах, как известно, кадры дергались и прыгали, простым глазом видно было, что это последовательность статичных фотографий. Но потом киношники подогнали скорость перемотки так, чтобы глазу (а точнее, нашему мозгу) казалось, что события на экране происходят так же плавно, «как в жизни». И оказалось, что для этого нужна скорость в 24 кадра в секунду. Выходит, что одну двадцать четвертую долю секунды и меньше наш мозг воспринимает как неделимую частицу времени, как «настоящий момент».

    «Ну, вот это и есть длительность «психологического настоящего!» — радостно воскликнули некоторые ученые, но не тут-то было. Немедленно появились другие ученые, которые выложили на стол другие факты. «Посмотрите на пианиста, — сказали они, — как у него пальцы по клавишам летают, разве это одна двадцать пятая секунды? Это ж куда меньше! Или, к примеру, едем мы в своем «мерседесе», и вдруг нам под ноги старушечка какая-нибудь кидается — ведь мы же иной раз за тысячную долю секунды успеваем на тормоз нажать! Нет, господа коллеги, никак не может быть, чтобы настоящий момент продолжался так долго — 1/25 секунды. Он явно короче, господа».

    «Нет, длиннее!» — раздался из угла чей-то диссидентский голос. Принадлежал он затесавшемуся среди ученых чешскому поэту Мирославу Голубу. Он тоже не лишен был научных склонностей и, заинтересовавшись особеностями немецкой поэзии, обнаружил такой поразительный факт: 73 процента строчек в немецких стихах, если читать их вслух, длятся от 2 до 3 секунд, а если дольше, то в них присутствует незаметная внутренняя пауза.

    Такое впечатление, что слух, в отличие от зрения, воспринимает как «неделимое настоящее» не 1/25 секунды, а куда больший отрезок времени.

    А вот выученные до инстинкта движения, вроде мелькания пальцев по клавишам или удара по тормозам, длятся, наоборот, много меньше 1/25-й.

    Представляется, что согласовать все эти данные можно только одним путем — признать, что разные отделы нашего мозга и даже разные его уровни деятельности имеют «свое» время и в каждом из них «настоящее» имеет разную длительность. Нашей речью (и, стало быть, восприятием стихов) заведует, как считается, левое полушарие, а музыкальным восприятием, как считается, — правое, и мы видим, что «единицы времени» у них действительно разные. Наши сознательные действия управляются сознанием, а инстинктивные — подсознанием, и у этих уровней тоже свои единицы «настоящего».

    А ведь есть еще такие состояния, как медитация или, по-простому, глубокая и сосредоточенная задумчивость, и что тогда? Об этом задумался известный врач-психиатр Оливер Закс, автор замечательной книги о психических расстройствах «Человек, который принял свою жену за шляпу», и задумался так глубоко, а было это в плавательном бассейне, что когда он вылез оттуда, весь окоченевший, оказалось, что прошло несколько часов, но ему самому показалось, что миновало всего четверть часа.

    Вот вам размах нашего восприятия «настоящего» — от тысячных долей секунды до нескольких часов. Не случайно двое ученых, Пенелопа Льюис и Винсент Уолш, опубликовавшие недавно в журнале «Current Biology» обзор по истории изучения человеческого восприятия времени, так подытоживают важнейший результат соответствующих исследований: «Можно думать, что в нашем мозгу существует множество различных нейронных «часов». Измерение интервалов различной продолжительности или связанных с различными типами поведения, по-видимому, производится расположенными в разных местах и по-разному действующими нейронными сетями».

    Вопрос этот давно волновал широкую общественность, отражением чего стали многочисленные рассказы о всякого рода существах с особым течением времени. Например, некий геолог якобы обнаружил в приднепровской степи три огромные неподвижные фигуры из камня — мужчина, женщина и ребенок — и отколол от ноги ребенка каменный кусочек, а через год снова побывал там и увидел, что фигуры изменили положение: родители склонились к раненому сыну. Через год!

    Однако и рядом с нами имеются разные животные и прочие существа, длительность жизни которых отличается от нашей. Скажем, мышь живет два года, означает ли это, что для нее эти два года — как для нас наши семьдесят?

    Как ощущают эти животные свое время «психологически»? Это, очевидно, зависит от «скорости мысленных процессов», то есть в конечном счете от того самого «субъективного восприятия времени», о котором мы столько рассуждали выше.

    Разное ли это восприятие? Некоторые ученые считают, что нет, одинаковое. Они думают, что «скорость мысли», или наше «внутреннее время», определяется какими-то фундаментальными особенностями мозга, которые сформированы в ходе эволюции жизни на Земле. Поскольку условия этой эволюции для всех ныне живущих существ были одинаковы, говорят они, то и «скорость мысли» или «восприятие времени» тоже должно быть у всех одинаковое независимо от «физической» скорости жизни.

    Есть, однако, возражения. Американский психолог Стюарт Альберт утверждает, что «скорость мысли» и, соответственно, восприятие времени могут меняться даже у одного и того же существа. Он помещал своих подопытных в закрытую комнату, где ход всех часов был искусственно ускорен или замедлен, и увидел, что по истечении достаточного времени движения и скорость реакций членов «ускоренной» группы стали ускоренными против нормы, а у членов «замедленной» группы — замедленными. Стало быть, стрелки наших часов могут в какой-то степени управлять нашим восприятием времени!

    Надеюсь, теперь, вернувшись к этим стрелкам, вы уже будете смотреть на них с уважением: они ведь не просто так, оказывается, скачут, а со значением. Их движение таит в себе глубокие загадки. Даже настоящее, как мы видели, не всегда и не для всех одно и то же настоящее. А как же тогда обстоит дело с «прошлым» и «будущим»?

    Прошлое и будущее

    Это очень важный вопрос. Ведь вместе с «настоящим» «прошлое» и «будущее» образуют ту ось, вдоль которой располагается вся наша человеческая жизнь. Сознание человека устроено так, что воспринимает эту ось как непрерывную последовательность неких точек, или «моментов», совокупность которых как раз и составляет то загадочное «нечто», которое мы называем словом «время». Стоит, однако, всмотреться повнимательнее в это привычное и вроде бы понятное слово, как тотчас хочется горестно воскликнуть вслед за святым Августином, этим великим мыслителем раннего (IV век новой эры) средневековья: «Что же такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю; если бы я захотел объяснить спрашивающему — нет, не знаю».

    В одиннадцатой книге своей знаменитой «Исповеди» Августин сам блестяще разъяснил, в чем, собственно, состоят эти его затруднения. Взять хотя бы то «настоящее», о котором мы говорили в прошлой главке. Глянем на него с целью дать ему строгое логическое определение. При таком подходе оно сразу оказывается каким-то странным и неуловимым.

    В самом деле, с одной стороны, вроде бы нельзя отрицать, что оно существует, ведь мы и сами существуем только в настоящем. Но, с другой стороны, нельзя не признать вслед за Августином, что это настоящее существует лишь потому, что тут же исчезает, то есть оно существует, потому что его как бы и нет. «Как быть?» — вопрошал в таких затруднительных случаях Иосиф Бродский.

    Этот мучительный парадокс задолго до Августина подметил греческий мудрец Зенон. В своем рассуждении, известном как «Парадокс стрелы», он указывает, что летящая стрела в каждый данный момент (в «настоящем») находится в некоем конкретном месте, как бы застыв в неподвижности. Но ведь если бы этот момент (это «настоящее») тут же не исчез (не ушел бы в «прошлое»), летящая стрела так бы и оставалась всегда неподвижной.

    Вот и Августин, оборачивая это рассуждение с зеноновской стрелы на свойства самого «настоящего», говорит: «Если бы настоящее всегда оставалось настоящим и не уходило в прошлое, то оно было бы уже не время, а вечность». Вечность, по Августину, — это противоположность быстротекущему времени, это некое «вечное настоящее», где «сегодняшний день не уступает места завтрашнему и не сменяет вчерашнего». Пребывать там может только Творец, ибо только он, по определению, неподвластен времени и, по словам Августина, «творит не во времени, а со временем».

    В таком чисто философском понимании настоящее есть нечто непрерывно исчезающее, своего рода безразмерная точка, отделяющая то, чего еще нет, от того, чего уже нет, то есть будущее от прошлого. Ну, а что такое сами эти «прошлое» и «будущее», они-то существуют?

    Следуя за Августином в его анализе времени, мы с неизбежностью приходим к поразительному выводу, что никакого реального прошлого или реального будущего вообще нет и быть не может! «Прошлое» обретает реальное существование только в тот момент, когда мы его вспоминаем, то есть в нашей памяти (в нашей «душе»), а значит — «сейчас», в настоящем. И точно так же «будущее» видится нам лишь в наших предвосхищениях, то есть опять-таки именно в нашей «душе», то есть в настоящем.

    Поскольку Августин все сводит к душе, то, как вы сами понимаете, это его блестящее толкование времени крайне субъективно (чтоб не сказать «субъективно идеалистично»). Конечно, Августин не говорит, будто часами нельзя измерять также движение окружающих тел, и не отрицает, что «всякое тело может двигаться только во времени». Но он не согласен, будто «самое движение тел и есть время». В его понимании время — это только категория индивидуального сознания (той самой «души»).

    На первый взгляд, это звучит даже убедительно. Но давайте оглянемся вокруг — ужели и впрямь наше восприятие времени определяется одними лишь психологическими особенностями нашего сознания и никак не зависит от движения тел? Ужели и впрямь в нем нет ничего такого, что было бы общим для всех и могло быть определено независимо от человека?

    Время Ньютона

    Еще до Августина Филон Александрийский сказал: «В Вечности нет ничего прошедшего и ничего будущего, только настоящее». Вечность — «вне времени». Тот, кто находится в Вечности, может повторить за английским поэтом Блейком: «Я вижу Прошлое, Настоящее и Будущее одновременно, вот — все они сразу передо мной…» Ну, а те любители фантастики, которые читали известный роман Айзека Азимова «Конец Вечности», не преминут опознать в этом блейковском описании не столько обитель Всевышнего, сколько, скорее, азимовское учреждение «Вечность», занимающееся «исправлением» различных эпох Времени.

    Если мы, однако, выйдем за пределы фантастики, а заодно и мистической логики Августина и Блейка на простор окружающего нас мира, то немедленно увидим, что в нем существуют не только образы нашего сознания, но и сами «отраженные» в нем тела и события. Эти тела и события сами по себе, без всяких нас, находятся в неких отношениях взаимной последовательности: одни тела порождают другие тела, одни события становятся причиной других событий. Или, как сказал некий анонимный, но мудрый автор, «одна неприятность следует за другой».

    Это значит, что и в природе (а не только в нашем сознании) есть отношения «раньше — позже», а стало быть, и свое «сейчас». Отсюда следует, что наше психологическое ощущение текущего времени отражает (скорее всего, со своими «поправками») некую объективно существующую упорядоченность событий физического мира. И вот эту-то упорядоченность, эту цепь моментов, или, как сказал вышеназванный автор, эту цепь неприятностей («раньше» — «сейчас» — «позже») нельзя назвать иначе, как «физическим», или «объективным» временем, что бы там ни говорил наш милый святой Августин.

    Физическое время впервые явилось перед людьми во всем своем величии в той стройной картине физического мира, которую разработал Ньютон. То была не просто картина, то была, по существу, первая в истории науки «Теория Всего», ибо законам этой теории подчинялось воистину все, что существует в физическом мире, — от букашки до звезды, кроме Творца, разумеется. Но, как сказал при упоминании о Творце Лаплас, «в этой гипотезе нет потребности». Ньютон, в отличие от Лапласа, глубоко и даже мистически верил в Творца. Его «Теория Всего» была универсальной, то есть объемлющей все. Она была основана на законе всемирного тяготения, одинаковом для всех тел в мире, и на трех столь же универсальных законах движения, которые нам в школе излагали как законы Ньютона.

    С помощью этих законов теория Ньютона описывала все и всякие взаимодействия тел во Вселенной. Ее уравнения позволяли — в принципе — вычислить результаты этих взаимодействий на любое время вперед, а стало быть, и всю ее будущую историю Вселенной. Выходило, что эта история была предопределена, детерминирована, она уже содержалась в исходном состоянии, начальные условия и законы движения задавали ее наперед.

    Эту особенность ньютоновой картины мира особенно подчеркивал Лаплас, и вслед за ним она стала называться «лапласовским» — иногда «ньютоновским» — детерминизмом. (Если вдуматься, такая предопределенность будущего как раз и отражала скрытое наличие Творца, как бы там ни хорохорился Лаплас.) Но, как оказалось, Ньютон и Лаплас ошибались, причем ошибались даже в пределах самой ньютоновой механики, не говоря уже о механике квантовой. Многие физические объекты (человеческое сердце, например, или земная атмосфера) даже без всяких квантовых штучек относятся к такого рода системам, поведение которых при малейшей неопределенности начальных условий становится непредсказуемым (физика называет такие системы «хаотическими»). Оставим, однако, все эти детали, ведь нас главным образом интересует, какое место занимало в ньютоновой картине мира время.

    Если опять же вдуматься, оно было в ней, как ни странно, излишним. Время как последовательность событий, простирающаяся из уже состоявшегося прошлого в неизвестное будущее, излишне в ньютоновой Вселенной, потому что будущее здесь заранее известно. В такой ситуации за временем остается лишь одна-единственная функция — служить некой умозрительной осью, вдоль которой располагаются последовательные состояния Вселенной. «Ньютоново время», таким образом, не связано не только с какой-либо конкретной «душой» в понимании Августина, но и вообще ни с какими бы то ни было конкретными физическими телами и их изменениями. Оно не имеет к ним никакого отношения, оно лишь бесстрастно фиксирует наступающие друг за другом — одновременно во всей Вселенной — моменты.

    В ньютоновой Вселенной время — это «Пустая и Равномерная Длительность», он сам так говорил. Как по радио на всю не очень большую страну, так у Ньютона на всю Вселенную сразу тикают невидимые часы, когда-то, в момент сотворения, запущенные Великим Часовщиком, и часы эти отсчитывают единое, одинаковое для всех уголков Вселенной, проще говоря — абсолютное время. Эта абсолютность ньютонового времени означает, что любой наблюдатель, где бы он ни находился, знает, в какой момент произошло то или иное событие, и этот момент для всех наблюдателей один и тот же.

    В мире Ньютона наше «сейчас» — это «сейчас» не только для жителей одной страны или одной планеты, но также для гуманоидов нашего Млечного Пути и ефремовской туманности Андромеды.

    Одинаковость, абсолютность и универсальность времени в ньютоновом мире делает его почти совершенным. Быть полностью совершенным ему мешает лишь одно-единственное обстоятельство — оно не существует в действительности. Истинное время природы — иное.

    Время Эйнштейна

    Вплоть до начала ХХ века человечество было убеждено, что оно живет во Вселенной, где время «одно на всех», абсолютно и универсально. Затем был обнаружен удивительный факт. Оказалось, что скорость света не зависит от движения его источника и наблюдателя.

    Этот факт еще и потому был удивителен, что непосредственно затрагивал представления о свойствах пространства и времени. Ведь скорость как раз и связывает между собой пространство и время непосредственно. Вот почему, когда все другие попытки как-то объяснить инвариантность скорости света оказались бесплодны, пришлось принять весьма экстравагантное, на тогдашний взгляд, предположение молодого чиновника из Цюрихского бюро патентов по имени Альберт Эйнштейн. Предположение это состояло в том, что скорость света остается постоянной, потому что часы, измеряющие момент выхода и прихода света в системе отсчета, связанной с источником, и в системе отсчета, связанной с наблюдателем, идут по-разному, если эти источник и наблюдатель движутся друг относительно друга.

    Понятно, что такое предположение противоречит ньютоновому представлению о единых и одинаково идущих часах для всей Вселенной. Научное бесстрашие Эйнштейна состояло в том, что он решился на пересмотр этой фундаментальнейшей из основ всей прежней картины физического мира и довел этот пересмотр до конца, до самых радикальных выводов.

    А выводы были таковы: если принять, что понятия «раньше» и «позже» не абсолютны, а зависят от того, в какой из систем отсчета находится наблюдатель, то и промежутки времени между одними и теми же событиями различны с точки зрения наблюдателей в разных системах отсчета. И то, что одновременно для одного наблюдателя, разновременно для другого. В результате некоторые события могут даже поменяться местами во времени. Событие А, которое, с точки зрения одной системы, наступает раньше, чем событие Б, с точки зрения другой системы может наступить позже.

    Кроме бесстрашия и гения, Эйнштейн проявил также немалый здравый смысл, поскольку в его теории относительности такое переворачивание порядка событий во времени никогда не происходит для причин и следствий. Ни в одной системе отсчета, кроме движущихся со сверхсветовой скоростью, пуля не попадает в цель раньше, чем вылетит из ружья.

    А движение со сверхсветовой скоростью невозможно. Скорость света, по теории относительности, — максимальная скорость движения материальных тел в природе.

    Эти поразительные утверждения чуть не до наших дней вызывают недоверие у многих людей, но следует понимать, что если отказаться от выводов Эйнштейна, то придется отказаться от многого в физике, например от теории электромагнетизма, уравнения которой как раз и описывают распространение света (то есть электромагнитных волн) и тем самым лежат в основе всей «электрификации» нашей жизни — освещения, радио, телевизора, компьютера.

    На первый взгляд, представляется, что «относительность времени» ведет к парадоксам. Но парадоксы эти — кажущиеся, поскольку они исчезают, как только принимается во внимание, что, согласно теории Эйнштейна, время неразрывно связано с пространством в том смысле, что относительность промежутков времени влечет за собой такую же относительность длин и расстояний. Именно эта взаимность устраняет мнимые парадоксы и делает Вселенную Эйнштейна непротиворечивой.

    Отсутствие универсальных, тикающих сразу на всю Вселенную часов, а стало быть, и единой для всей Вселенной одновременности, а также единого «раньше — позже» — все это означает, в сущности, что в природе не существует никакого абсолютного, единого «сейчас».

    Ньютоново четкое деление времени на прошлое и будущее, одинаковое для всей Вселенной, теперь как бы расплывается. Можно понять слова самого Эйнштейна: «Различие между прошлым, настоящим и будущим — это всего лишь иллюзия, хотя и очень упрямая иллюзия».

    К счастью, все трудности эйнштейновской теории отсутствуют в нашей будничной, медленной, «ньютоновой» жизни — именно потому мы их и не замечаем. Важно, однако, помнить, что Вселенная, в которой мы живем, устроена не так, как наша будничная жизнь. Она куда сложнее. Время в ней — не равнодушно катящееся сквозь мир вселенское колесо, к которому на мгновение прилипает песчинка нашей жизни, а многоликая сущность, которая в каждом месте обретает иные свойства в зависимости от движения вещества в этом месте.

    Возникает интересный вопрос: что же, и возраст Вселенной тоже различен с точки зрения разных галактик? Это было бы противоречием в определении, ведь это возраст всей Вселенной. Теория относительности отвечает на это так. Возраст Вселенной — это отрезок времени между Биг Бэнгом — Большим Взрывом — и «сейчас». Чтобы измерить этот отрезок времени, нужно в каждой галактике установить часы, неподвижные «относительно Биг Бэнга», они-то и будут в каждый данный момент показывать возраст Вселенной в этой галактике. Сам Биг Бэнг — это событие, а не что-то материальное, поэтому «неподвижно относительно него» ничего установить нельзя. Но от Биг Бэнга осталось нечто вполне вещественное — так называемое «остаточное, или реликтовое свечение». И если бы в каждой галактике, как бы она ни двигалась, были установлены часы, которые всегда были бы неподвижны относительно фона этого свечения, то все такие часы — во всей Вселенной — показывали бы один и тот же ее возраст.

    Как видите, теория относительности отвечает и на этот заковыристый вопрос. Она отвечает почти на все вопросы. Кроме одного вроде бы самого простого: почему ночью темно? Этого поначалу не знал даже Эйнштейн.