Знание-сила, 2007 № 08 (962) - страница 20

Двадцатый век приучил нас относиться к понятию времени и пространства совершенно бестрепетно. Не только допускается выход в мир с большим числом измерений, чем четыре. Допускается смешивание пространства-времени с изотопическим пространством переменных свойств частиц и с пространством, где часть переменных является грассмановыми числами, то есть такими, для которых произведение меняет знак при перестановке сомножителей. Такое пространство обслуживает суперсимметричные теории. Используется и мнимое время.

Но это только цветочки. В теории струн эффективное число измерений пространства-времени может зависеть от силы взаимодействия. И эту- то концепцию Кант счел бы врожденной? Ситуация такова, что пространство-время более не представляется первичным понятием. Процитирую Давида Гросса — ученого, известного открытием асимптотической свободы[* Асимптотической свободой называется стремление к нулю силы взаимодействия между элементарными частицами при их неограниченном сближении в случае, если она описывается некоторыми калибровочными теориями.]: «Многие теоретики внутренне согласны с Эдвардом Виттеном, сказавшим, что понятие пространства- времени — это нечто такое, от чего, возможно, придется отказаться». А Эдвард Виттен — главный корифей и законодатель мод в теории струн. Эта революционная позиция создает большой дискомфорт для физиков, привыкших думать, что их наука изучает и описывает развитие явлений во времени и пространстве.

Такая вот история приключилась со временем. Она еще не закончена.

Виктория Скобеева

Вся живая природа устроена ритмично. Перелетные птицы прилетают весной и улетают осенью, цветки одуванчика раскрываются утром, а ночной фиалки — вечером. С давних пор исследователей интересовал вопрос — как же организмы отсчитывают время. Из многих опытов известно, что существуют внутренние, независимые от внешних стимулов биологические часы. Животные, растения, даже люди-добровольцы, помещенные глубоко под землю, где нет колебаний освещенности и температуры, продолжают сохранять дневной ритм. Продолжительность собственных суток у них несколько увеличивается, но сохраняется чередование сна и бодрствования,активности и покоя.

Всю первую половину ХХ века наука о биоритмах занималась поисками фактора Х — предположительной первичной причины биологических процессов. Проблема в том, что организм — это целостная система, и согласованно меняются в зависимости от времени суток очень многие параметры. Сон и бодрствование — совершенно разные физиологические состояния, требующие включения разных систем организма, поэтому периодическим изменениям подвержены концентрации в крови очень многих гормонов. У человека и других дневных животных подготовка к пробуждению начинается заранее, еще до рассвета. Организм «прогревается», сердечно-сосудистая система готовится к режиму бодрствования — повышается концентрация гормона адреналина, а он, в свою очередь, увеличивает кровяное давление и частоту сердечных сокращений. Именно с выбросом адреналина связан утренний — около 6 утра — пик инфарктов и инсультов, поскольку в этот час резко повышается кровяное давление.

Последовательность событий легко принять за причинно-следственную связь. Например, американские ученые обнаружили, что «жаворонки» отличаются от «сов» более ранним подъемом концентрации кортизола в крови. Это «открытие» отражает просто тот факт, что «жаворонки» раньше встают, но ничуть не приближает нас к разгадке причин, побуждающих «жаворонков» вскакивать ни свет ни заря. Точно так же вечером у «жаворонков» раньше начинает выделяться гормон сна — мелатонин, и они раньше засыпают. Значит, за поддержание ритмов сна и бодрствования отвечает мелатонин? Но он не вырабатывается в условиях освещенности, как же тогда жители полярных стран все-таки засыпают? Не говоря уже о том, что солнце светит одинаково и «совам» и «жаворонкам», а мелатонин выделяется у них по-разному.

Фактор Х найти не удалось. Каждое периодическое изменение вызывается своей причиной, а само, в то же время, вызывает множество следствий. Наука о биоритмах занималась накоплением фактов и созданием классификации ритмических процессов. Биологические ритмы разделили на три большие группы — медленные, с периодом больше месяца, средние — с периодом колебаний около 24 часов, и быстрые — с циклом от долей секунды до 30 минут. Механизмы, отвечающие за соблюдение биологических ритмов, оставались загадкой. Разрешения требовали две проблемы: первая — как обеспечивается внутренний ритм, и вторая — как он привязывается к внешнему, задаваемому Солнцем. В обычных механических, не «биологических» часах, есть противовес, возвращающий пружину в исходное положение. Поиски такого «противовеса», механизма, обеспечивающего обратную связь, велись на уровне различных систем организма, и давали парадоксальные результаты. Сама «пружина» нигде не была найдена, а «часы» обнаруживались везде, во всех тканях и даже изолированных клетках. «Везде» означает «нигде» — объяснения требовала синхронизация всех ритмических явлений в организме. Нужна была «Спасская башня», подающая сигналы точного времени.