Чего не знает современная наука
Шрифт:
Течение земного времени определяется двумя категориями событий: циклическими обратимыми процессами, связанными с периодическими космическими явлениями и процессами необратимыми – остыванием Земли, образованием ландшафтов, эволюцией биосферы в целом и каждой отдельной экосистемы, рождением, развитием и смертью каждого организма.
Мы привыкли думать, что ход времени необратим. Но всегда ли это только так? Если бы во Вселенной существовали простые физические системы, время в них возможно было бы повернуть вспять: в классической механике Ньютона абсолютный знак времени не устанавливается, и теоретически возможен и прямой, и обратный ход событий. Время, таким образом, рассматривается как параметр, равноправный с пространством, то есть оно течет вперед
Иначе дело обстоит в сложных биологических системах, состоящих из множества разномасштабных элементов. И клетки, и организмы, и сообщества организмов всегда разделены на функциональные единицы и пространственные отсеки, между которыми существуют каналы связи с определенными правилами перехода. При этом жизненные процессы в каждом отсеке происходят в своем масштабе времени (так, в органеллах клетки молекулы белков-ферментов изменяют свою форму и реакционную способность за доли секунды, процессы диффузии между органеллами имеют околочасовую периодичность, клеточные циклы длятся около суток, сон и бодрствование организма управляется суточным ритмом, а размножение и развитие – сезонным).
Таким образом, сложности пространственной организации живого объекта соответствует и сложность его временной организации. В сложных системах обязательно возникает и необратимость течения времени. Действительно, процессы эволюции (исторического или индивидуального развития) обратного хода не имеют. Такая необратимость течения событий в природе связана с тем, что многие элементы сложной системы не могут вести себя строго закономерно, в их поведении обязательно сказывается фактор непредсказуемости, случайности. При этом необратимые изменения в системе могут появляться как в силу накопления случайных отклонений в каких-либо периодических обратимых реакциях, так и в силу закономерного перехода всей системы в качественно новое состояние. Например, рост клетки или организма, сопровождаемый морфологическими и физиологическими изменениями, образование нового вида животных в биосфере, изменения ландшафта, – все это необратимые процессы, которые и создают «стрелу времени».
В пределах длительности существования Земли многие необратимые процессы на ней, определяющие «стрелу времени», связаны с развитием жизни: образование почвы, ландшафтов, эволюция биосферы – постепенное изменение облика Земли.
Мысль о связи циклических процессов в биосфере и в космосе, очень образно выразил Н. Я. Пэрна, один из основателей науки хронобиологии: «Каждое мировое явление течет в периодах, оно словно по винтовому ходу взбирается оборот за оборотом, ступень за ступенью, и это создает развитие или рост и вместе с этим создает время… И потому земная жизнь проявляет себя в тех же приблизительно циклических процессах… Мировое усилие быть протекает в виде периодических волн, и так как это мировое творчество одинаково проявляется и в жизни солнц и планет, и в жизни животных или растений, то мы одинаково видим эти периоды и тут и там».
Рассматривая жизнь как космическое явление, надо представить себе Вселенную, расширяющуюся (как утверждает современная космогония) в постоянных пульсациях. Одним из проявлений этих пульсаций является периодическая деятельность Солнца. Она же, в свою очередь, находиться в зависимости от перемещений планет по отношению к Солнцу, так что в периодах солнечной активности отражаются периоды движений планет; при этом вся Солнечная система является частью звездной галактики. Добавим, что в годы и месяцы, когда электромагнитная и радиационная деятельность Солнца усиливается, на Земле увеличивается число массовых феноменов – заболеваний, несчастных случаев и даже социальных потрясений. Получается, что длительность любых событий во Вселенной можно измерять числом периодических пульсаций – результата перемещений небесных тел.
Построение этой величественной картины динамической Вселенной и проявления ее пульсаций в жизни Земли – одно из самых впечатляющих достижений человеческой мысли, от
Из множества циклов Космоса наиболее значима для биосферы периодичность солнечной активности, т. е. совокупности физических изменений Солнца. Еще в XVII в. Галилей и другие ученые-астрономы обнаружили на поверхности Солнца темные пятна, которые появляются и исчезают, меняют величину по мере вращения Солнца вокруг своей оси. В середине XIX века швейцарский астроном Р. Вольф показал, что в солнечной активности, выражающейся в образовании пятен имеется цикличность, и продолжительность цикла меняется от 7 до 16 лет, составляя в среднем 11,1 года. Причины этих колебаний могут быть связаны как с внутренними механизмами солнечной деятельности, так и с гравитационными влияниями планет, периодически изменяющимися при их взаимных перемещениях.
Как же передаются эти влияния обитателям Земли? Оказалось, что многие биологические процессы и состояния, в том числе и самочувствие людей, меняются в ритме заданном «солнечным ветром», потоки частиц которого меняют свое направление (как и силовые линии геогелиомагнитных полей) вследствие вращения Солнца вокруг своей оси: вся совокупность потоков материи и энергии от Солнца также вращается с периодом 27 дней. Поворачиваясь подобно спицам гигантского колеса, они «бьются» о земную магнитосферу с разными интервалами – от нескольких часов до дней, недель и месяцев, – оказывая влияние на атмосферу, гидросферу и все живое на Земле.
Как сказываются на живых существах все эти периодические явления? Хорошо известны сезонные циклы размножения животных и растений, суточные ритмы активности всего живого, приливно-отливные ритмы морских организмов. На периоды максимума солнечной активности приходятся наиболее урожайные годы. На основании прогнозов солнечной активности, которые даются астрономами на десятки лет вперед, можно рассчитать годы повышения патогенности микроорганизмов и возникновения эпидемий, годы нашествий на поля грызунов и саранчи. Социологи и историки выяснили, что последние несколько веков начало всех военных и революционных событий приходилось на годы максимальной солнечной активности.
Каков же механизм чувства времени у живых существ? Какие процессы внутри клеток и организмов помогают им ориентироваться во времени? Прежде всего, необходимо понять, является ли чувство времени внутренне присущим живым организмам, фундаментальным свойством живого или же ритмичность биологических процессов – просто реакция на периодические колебания условий внешней среды. Самый естественный путь для решения этого вопроса – изучение организмов, содержащихся в ходе эксперимента в строго постоянных условиях. Такими опытами было доказано, что у каждого вида организмов имеется ряд ритмов, не зависящих от условий среды. Эти ритмы были названы эндогенными. Многие из них имеют периодичность, близкую к суткам: это, например, ритмы деления клеток, изменения активности ферментов, окислительно-восстановительных процессов. Более быстрые (короткопериодичные) ритмы – например, дыхания, сердечной деятельности у человека – также являются эндогенными. Однако некоторые ритмы, такие, как чередование сна и бодрствования, активности и пассивности пищеварительных ферментов и многие другие, подчиняющиеся в природных условиях суточной периодичности, в постоянных условиях эксперимента несколько изменяют (например, до 25 часов) свой период. По этой причине большую группу ритмов, в природе строго синхронизируемых сменой дня и ночи, стали называть циркадианными или циркадными (околосуточными).