Высокая честь быть наблюдателем

Поделиться



Поразительная вещь. Когда некоторые ставящие нас в тупик «несуразности» квантовой механики соединяешь с догматами христианства, например, за века ставшим привычным, но по-прежнему далеко не тривиальным, об одновременной единичности и троичности Бога (догмат о Святой Троице), вдруг начинает складываться некий пазл. Частички этих иных реальностей не просто совпадают, а как бы дополняют друг друга. Но обо всём по порядку.



А начать я хочу с обширной цитаты из работ ещё одного великого учителя Церкви IV века Григория Богослова. Собственно, для целей этой статьи из всего отрывка нам важны всего три слова, вы их увидите: я их выделю жирным шрифтом. Но мне бы очень хотелось, чтобы вы прочитали эту пару десятков строк вдумчиво и не спеша. Помимо всего прочего, христианство — это очень красиво. В этих немногих строках святого Григория содержится практически всё учение Церкви о человеке. О его предназначении. Если вы торопитесь, можете смело пропустить эти строки — им более полутора тысяч лет, они могут подождать ещё немного:

Поскольку же первые твари [ангелы, они же «умные силы», «умные твари» – Д.О.] были благоугодны Богу, то измышляет другой мир — вещественный и видимый; и это есть стройный состав неба, земли и того, что между ними, удивительный по прекрасным качествам каждой вещи, и еще более достойный удивления по стройности и согласию целого, в котором и одно к другому, и все ко всему состоит в прекрасном соотношении, служа к полноте единого мира. А этим Бог показал, что Он силен сотворить не только сродное, но и совершенно чуждое Себе естество. Сродны же Божеству природы умные и одним умом постигаемые, совершенно же чужды твари подлежащие чувствам, а и из этих последних еще дальше отстоят от Божественного естества твари вовсе неодушевленные и недвижимые.

…Но еще не было смешения из ума и чувства, сочетания противоположных — этого опыта высшей Премудрости, этой щедрости в образовании естеств, и не все богатство Благости было еще обнаружено. Восхотев и это показать, Слово художника созидает живое существо, в котором приведены в единство то и другое, то есть невидимое и видимая природа, созидает, говорю, человека; и из сотворенного уже вещества взяв тело, а от Себя вложив жизнь (что в слове Божием известно под именем души и образа Божия), творит как бы некий второй мир, в малом великий; оставляет на земле иного ангела, из разных природ составленного поклонника, зрителя видимой твари, свидетеля тайн твари умосозерцаемой, царя над тем, что на земле, подчиненного горнему [высшему — Д.О.] царству, земного и небесного, временного и бессмертного, видимого и умосозерцаемого, ангела, который занимает середину между величием и низостью, один и тот же есть дух и плоть, — дух ради благодати, плоть ради превозношения, дух, чтобы пребывать и прославлять Благодетеля, плоть, чтобы страдать, и страдая, припоминать и учиться, насколько щедро одарен он величием; творит живое существо, здесь предуготовляемое и переселяемое в иной мир и (что составляет конец тайны) через стремление к Богу достигающее обожения. (Слово 45-е. На Святую Пасху)

 




Григорий Богослов (329 – 389). (Фрагмент фрески)

Вот те три слова, о которых я говорил в начале: человек — «зритель видимой твари». Не кажется ли вам странным это утверждение богослова IV века: не Бог — зритель, не ангелы небесные, — человек? Может быть, святой Григорий подразумевал лишь то, что материальный мир создан, чтобы радовать глаз человека? По контексту не похоже: перечень «задач», поставленных Богом перед человеком, в ряду которых Григорий Богослов приводит эти три слова, явно более высокого порядка, чем просто наслаждение пейзажем. Или он имел в виду, что человек должен присматривать за «видимой тварью»? Но дальше идут слова о том, что человек поставлен царём «над тем, что на земле»: налицо была бы тавтология. Или между понятием «зрителя» у святого Григория и понятием «наблюдатель» в современных физических теориях есть некая глубинная связь?

Похоже, что такая связь есть.

Так называемая проблема наблюдателя в физике сегодняшнего дня очень остра. Как мы видели в предыдущих статьях, рождение и существование Вселенной без ее взаимодействия с наблюдателем космологи описать не могут. Время и пространство в теории относительности также проявляют себя только во взаимодействии с наблюдателем. По крайней мере, именно так всё выглядит согласно сегодняшнему уровню знаний. Но создается впечатление, что дело не в уровне, не в объёме знаний о мире, а скорее в самих свойствах этого мира. Судя по всему, окружающая нас Вселенная в достаточно сильной степени зависит именно от нас с вами. При этом хочу подчеркнуть, что измерение или наблюдение этого мира — это вовсе не только эксперименты, которые проводят физики, ученые иных специальностей. Мы все наблюдатели.





Наше присутствие в этом мире и есть наблюдение и измерение. Жизнь и есть измерение. Непрерывный процесс измерения. Или процесс непрерывного измерения. Как вам больше нравится. А почти все рассуждения, описания реальных и мысленных экспериментов мы связываем с какими-то лабораторными или космическими исследованиями исключительно потому, что так можно точнее и нагляднее продемонстрировать процессы, происходящие в нас и вокруг нас.

Поэтому вновь вернемся в лабораторию и попробуем окончательно решить, кого же считать наблюдателем при измерениях в квантовой механике. Естественно, мы предполагаем, что всякое квантовое измерение (в нашей условной лаборатории) проводит некий экспериментатор, который, по крайней мере, осознает для чего и что он делает, то есть имеет перед собой осознанную цель. Трудно себе представить, что кот в описанном в третьей статье мысленном эксперименте Шрёдингера подойдёт на роль наблюдателя, хотя кто-нибудь может и поспорить с этим утверждением. Но я предлагаю несчастного кота всё же оставить в покое хотя бы потому, что он, по-моему глубокому убеждению, не способен описать проведенный с ним эксперимент в рамках формальной логики.





Что представляет собой измеряемая квантовая система? Допустим, нам требуется измерить какие-то параметры отдельного электрона. Для этого у нас есть соответствующий прибор. Прибор тем или иным способом взаимодействует с электроном и должен передать нам некую о нём информацию. Но прибор сам состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из субатомных частиц. И их взаимодействие с измеряемым электроном будет проходить по законам всё той же квантовой механики. И описываться всё тем же волновым уравнением Шрёдингера, то есть вероятностным образом: вся эта объединенная измеряемо-измеряющая система будет существовать в суперпозиции. При этом, по утверждению физиков, описание измерения существенно не изменится, если части прибора, которые непосредственно участвуют в измерении (например, чувствительный элемент и регистрирующее устройство), описывать как часть измеряемой системы. Нельзя однозначно определить границу между измеряемой системой и прибором, или, как уточняет Михаил Менский, «измеряющей средой, в которую следует включить и наблюдателя как материальную систему» (Менский М. Б. «Человек и квантовый мир»), так как наблюдатель также состоит из атомов и субатомных частиц (они же — волны, если помните о корпускулярно-волновом дуализме), и они опосредованно, через прибор, также взаимодействуют с электроном.





Иными словами, к измеряемой квантовой системе можно смело относить помимо прибора и фотоны, летящие от регистрирующей панели к глазу наблюдателя, и сам глаз, и глазной нерв, и те отделы коры головного мозга, куда будет передан соответствующий сигнал, то есть всю материальную среду, которая будет непосредственно или опосредованно взаимодействовать с измеряемым электроном. Граница между измеряемой системой и измеряющей средой, с точки зрения квантовой механики, произвольна. По словам Менского, «выбор границы не влияет ни на рассуждения, проводимые при расчетах, ни на сами расчеты. Ни при каком выборе границы не возникает никаких парадоксов и концептуальных проблем».

Но до определенного момента, пока наблюдатель не осознает результат измерения. Тут все вероятности куда-то рушатся, и остается единственное состояние из множества всех вероятных состояний. Вот здесь хочу чуточку притормозить и попробовать отдышаться, так как не физику сложно (по себе знаю) всё это сходу понять.

Итак, ещё раз с самого начала: на микроуровне наш мир существует исключительно как совокупность вероятных состояний квантовых систем (индивидуальных — единичных атомов, электронов и т. д. и коллективов систем, взаимодействующих атомов, электронов, фотонов и т. п.). Эти вероятные состояния всегда сосуществуют. Тут совсем иная ситуация, чем в привычном для нас классическом мире, где мы до измерения просто не знаем, в каком состоянии система находится: например, сотрудник ДПС из-за куста измеряет скорость автомобиля, он может подозревать, что автомобиль превышает разрешенную скорость, но точно этого не знает. Измерив, узнаёт, и даже может предъявить показания прибора в качестве доказательства. В квантовом мире вероятные состояния именно сосуществуют: ни один «гаишник» не смог бы доказать в суде, что измеренная им скорость электрона (если бы он мог измерить и её, чтобы этот электрон оштрафовать) была до момента измерения именно такой, а не другой. И никакие показания прибора ему бы в этом не помогли. Так как вызванный стороной защиты эксперт, любой квалифицированный физик, показал бы, что скорость электрона непосредственно перед измерением могла быть какой угодно, а данный конкретный результат, зафиксированный гаишником, был вызван самим фактом измерения. А еще точнее, возник из-за коллапса волновой функции всей системы, включающей, в том числе сам электрон, «пушку» гаишника и атомы его мозга. Но сам коллапс произошел благодаря взаимодействию этой измеряемой системы с чем-то неопределенным и нематериальным, что мы называем сознанием наблюдателя, в данном случае — сотрудника ДПС.

Вероятностная форма существования микромира строго доказана математически и подтверждена экспериментально. И я уже подчеркивал, что именно благодаря этим его свойствам современное человечество пользуется лазерами, электронными микроскопами, бытовой электроникой и т. п. На самом деле, совершенно чуждым квантовой механике является как раз коллапс волновой функции. Ничто в пределах самой квантовой механики не предусматривает никаких коллапсов. Коллапс, он же редукция волнового пакета, при измерении — это просто наблюдаемый факт. Зная начальное состояние системы, исследователь легко может рассчитать её эволюцию с помощью линейного уравнения Шрёдингера. Да, расчет будет нести вероятностный характер, в нём будут сосуществовать различные состояния, но физики и инженеры к этому за десятилетия существования квантовой механики привыкли и прекрасно справляются с прикладными задачами.

Совершенно непонятно, почему проводимое с квантовой системой измерение меняет эту линейную эволюцию скачком и выдёргивает из всего множества её вероятных состояний одно-единственное. Далеко не всегда наиболее вероятное, а согласно статистическим законам, более вероятные — чаще, менее вероятные — реже? И что происходит со всеми остальными состояниями, куда они исчезают?

 




Эти вопросы многие физики считают философскими и просто игнорируют. Те же, кто всё-таки пытается разобраться с этой проблемой, приходят к вполне определенному заключению: всё дело в нашем сознании, а потому её решение непосредственно связано с решением вопроса, что же такое сознание? На что однозначного ответа в рамках естественных наук (даже если мы к ним причислим психологию, притом, что предмет ее изучения и есть, собственно, сознание) нет и в ближайшие годы не предвидится. Один из наиболее последовательных исследователей физической сущности сознания, Роджер Пенроуз, выдвигает предположение, что возможность описать феномен сознания может появиться после того, как будет сформулирована корректная квантовая теория гравитации, то есть фактически после того, как будет сформулирована теория всего, о чем мы говорили в  предыдущей статье. Я готов согласиться с тем, что теория всего должна, конечно, претендовать и на то, чтобы включить в себя и теорию сознания. Только не уверен, что такая теория будет вытекать исключительно из материальных предпосылок, и, насколько я могу судить по его книгам, Пенроуз также в этом не уверен.

Но в ожидании разработки такой теории, мы всё же должны попытаться решить, кто же конкретно вправе считаться тем наблюдателем, чьё сознание играет ключевую роль в проявлении нашей реальности: физика-экспериментатора, каждого отдельного человека, человечества в целом, этакое коллективное сознательное? Вопрос о Высшем Разуме в этом случае я выношу за скобки, потому что здесь мы ведем речь не о Первопричине, а о механизме взаимодействия материального мира и человеческого сознания.





Очень важным в этом контексте является ещё один мысленный эксперимент, предложенный одним из крупнейших математиков XX века, нобелевским лауреатом по физике Юджином Вигнером. Эксперимент вошел в историю квантовой механики под названием парадокс друга Вигнера.

Юджин Вигнер вместо кота Шрёдингера предложил использовать своего друга-экспериментатора. Нет, нет. Вигнер не человеконенавистник, как и Шрёдингер не живодёр. Никакой ампулы с ядом в эксперименте не предусмотрено. Вместо нее — лампочка, которая либо загорается, либо нет в зависимости от того, произошло ли предполагаемое квантовое событие. Друг Вигнера находится в лаборатории, сам Вигнер ожидает результат измерения, условно говоря, в коридоре. Как мы говорили выше, граница измеряемой квантовой системы избирается произвольно. Для друга Вигнера она естественным образом включает в себя и лампочку и фотоны, которые должны достичь его глаз, если лампочка загорится. Но для самого Вигнера его друг-экспериментатор оказывается также частью измеряемой системы! Для Вигнера, который стоит в коридоре, в суперпозиции находится измеряемый атом, лампочка и его друг целиком, так как только от друга он предполагает узнать результат измерения. И если Вигнер сочтет необходимым, стоя в коридоре, описать состояние всей системы математически, то он вынужден будет включить в это описание и своего друга.

Наконец, друг Вигнера выходит в коридор и сообщает ему результат измерения: загорелась или не загорелась лампочка. Для Вигнера коллапс волновой функции происходит в тот момент, когда он понимает, что измерение произведено (друг вышел из лаборатории). И какое-то короткое время он, уже по законам классического мира, просто не знает результата, пока друг не сообщит об этом. Но для друга коллапс волновой функции (редукция) произошел раньше, когда он увидел (не увидел) свет от лампочки.





Представим себе при этом, что результата этого измерения ждут другие коллеги Вигнера еще в двадцати городах мира. И пока он не сообщит им о результате измерения, для каждого из этих коллег и сам Вигнер, и его друг-экспериментатор, и прибор, и измеряемый атом будут находиться в суперпозиции, то есть в двух альтернативных состояниях одновременно. А редукция волнового пакета всей этой системы произойдёт для них только в тот момент, когда Вигнер сообщит им о результате измерения: кому-то он может позвонить, кого-то известить телеграммой, кому-то послать письмо по почте (статья Вигнера с описанием этого эксперимента вышла в 1961 году, и интернета, как вы понимаете, еще не было). При этом, вполне возможно, что у каждого из коллег Вигнера есть свои коллеги и друзья, которые также ждут результатов этого измерения.





Юджин Вигнер (1902 – 1995), некоторые считают его вклад в науку не меньшим, чем Эйнштейна 

Эту статью Вигнер заканчивает выводом об особой роли сознания наблюдателя в квантовой механике. Но известно, что сам он придерживался более радикального убеждения: по его мнению, квантовое измерение можно считать законченным лишь тогда, когда все люди во Вселенной узнают его результат. Многие учёные полагают, что это утверждение выходит за рамки собственно физики. Но в философском плане от него довольно сложно отмахнуться, так как оно базируется на фундаментальных принципах квантовой механики и ее математическом аппарате. Альтернативная точка зрения Гейзенберга и Шрёдингера (в различных вариациях), что коллапс волновой функции происходит в сфере термодинамической необратимости (то есть в сфере макромира, где действует энтропия) не нашла достаточного подтверждения.

Нет ничего удивительного в том, что Юджин Вигнер, как, впрочем, и Эрвин Шрёдингер (и не только они) пришли в результате осмысления показателей своего научного труда к увлечению ведантой — одного из направлений индуистской философии. Этот факт лишь подтверждает Евангельскую истину: нет пророка в отечестве своём (см: Мф. 13: 57). На самом деле, для осмысления структуры мира человеку христианской культуры вовсе нет необходимости обращаться к чужому опыту. Христианское мировоззрение, христианская философия дают для этого не меньшие (а с моей точки зрения, большие) возможности. Ничего дурного ни о Вигнере и Шрёдингере, ни о других крупных мыслителях, искавших и ищущих ответы на главнейшие вопросы бытия в восточных религиозных системах, как и о самих этих системах, я сказать не хочу. Проблема, скорее, в самой христианской Церкви, которая по ряду объективных и субъективных причин позволила массовому сознанию низвести сложнейшее и красивейшее учение до лубочно-сказочных форм.





Я уже отмечал, что сегодня внутри той цивилизации, которую исторически принято называть христианской, очень широко распространено представление той же веданты о мире как иллюзии, и мало кому известно о христианском представлении о «временном мире». Слово медитация известно, пожалуй, даже младшим школьникам, а что такое исихазм в христианстве, он же безмолвная молитва, умная молитва, умно-сердечная молитва, созерцание, созерцание фаворского света, знают единицы даже внутри некоторых христианских конфессий. А это, как считают православные христиане, то самое подлинное богообщение, то пришедшее в мир Царство Небесное, которое «внутрь вас есть» (Лк. 17: 21) и которое уводило в пустыни и монастыри многие тысячи христианских подвижников, начиная с первых веков христианства.

Серьезная проблема для Вигнера и Шрёдингера (равно как и для любого, как я полагаю, мало-мальски знакомого с закономерностями квантового мира человека) — пространственная и временная множественность «наблюдающих и думающих индивидуумов. Если бы все происходящее разыгрывалось в единственном сознании, то положение вещей было бы очень простым» (Эрвин Шрёдингер. «Мой взгляд на мир»). Говоря проще, проблема в том, что людей слишком много, и они слишком разбросаны по земле, а новости узнают в разное время. А если бы на белом свете был один-единственный человек, никаких проблем с квантовой механикой не существовало… Выход они искали в веданте, где, по словам Шрёдингера, «воспринимаемая множественность лишь видимость, в действительности она не существует вовсе». опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: www.cablook.com/universe/viii-vysokaya-chest-byt-nablyudatelem-chast-1/

Цвета и ароматы вашего микромира

Поделиться



Мои друзья – в большинстве своём типичные гуманитарии – не верят мне, когда я им рассказываю о такой штуке, как квантовая хромодинамика. Точнее, о тех выводах, которые из неё следуют.


Квантовая хромодинамика (КХД) — это о строении протонов и нейтронов, а вовсе не о переменах цвета, как может показаться из-за названия этого направления физики (греческое χρῶμα [хрома] — цвет). В 60–70-е годы прошлого века, когда и стала зарождаться эта область физики, возникла эдакая глобальная общечеловеческая дискуссия: кто же важнее — физики или лирики? Дискуссия закончилась ничем, но настроения физиков в те годы были весьма лиричными. Кто застал эти замечательные времена, наверняка помнят, сколько прекрасных поэтов и бардов вышло из стен физических вузов. Поэтому многие физические открытия тех лет несут отблеск романтических настроений своих авторов.

До 60-х годов протоны и нейтроны считались фундаментальными, неделимыми частицами, но затем стало понятно, что и они из чего-то состоят. Это что-то было названо словом «кварк». Первооткрыватели кварков заимствовали это название из романа культового ирландского писателя Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану». Само слово (англ. — quark) считают звукоподражанием крику морских птиц. А фраза в романе звучит так: «Three quarks for Muster Mark!» На русский обычно переводится как «Три кварка для мюстера (искаженное мистер) Марка!» Роман к квантовой физике отношения не имеет, но именно из трех подчастиц состоит каждый протон или нейтрон, отсюда и идея назвать кварки кварками. Каждый кварк обозначен своим «цветом» . Но эти «цвета» не имеют никакого отношения к тому, что под цветом понимает всё остальное человечество: кварки значительно меньше длины световой волны и, следовательно, свет и цвет отражать не могут. В КХД «цвет» лишь условное обозначение одного из очень важных свойств кварков (грубо говоря, некоего аналога электрического заряда). Но кварки имеют и иные весьма примечательные свойства. Они бывают «верхними» и «нижними», «странными» и «очарованными», «прелестными» (или «красивыми») и «истинными». А ещё кварки обладают «ароматом». Все эти наименования, естественно, условны и отражают совершенно определенные физические характеристики, хорошо понятные лишь специалистам. Одним словом, кварки — истинные дети времени своего открытия.





Протоны. Это, естественно, схематическое изображение. На самом деле там всё непрерывно «кипит»

Всё это я рассказал так, к слову. Самое важное отнюдь не в этом. Напомню: всякий атом состоит из ядра и, как мы выяснили, электронного облака, где электроны находятся одновременно во всех разрешенных (по энергетическим уровням) состояниях. Ядро, в свою очередь, — из протонов и нейтронов, а те — из кварков. Самое же интересное в том, как это всё скрепляется: ведь те же протоны, например, имеют положительный заряд и должны, по идее, отталкиваться друг от друга. Но попробуйте вынуть хоть один из ядра стабильного элемента.

Современная физика выделяет четыре вида фундаментальных взаимодействий: электромагнитное, слабое (сегодня считается, что эти два — проявление в разных условиях одного и того же вида взаимодействия, которое называют электрослабым), а также сильное и гравитационное. Гравитационное — самый маломощный вид взаимодействия и на атомном и субатомном уровне чаще всего не учитывается вовсе. Так вот. Эти самые взаимодействия и отвечают за то, что разрозненные частицы собираются в единые комплексы, представляющие собой атомы, молекулы и всё то вещество, которое мы наблюдаем в мире.

Взаимодействия в квантовом мире происходят за счет обмена между фундаментальными частицами другим родом частиц — частицами переносчиками взаимодействий. Так, при электромагнитных взаимодействиях («плюс» притягивается к «минусу» или отталкивается от другого «плюса») электроны, протоны, кварки и другие частицы обмениваются безмассовыми фотонами. При слабом взаимодействии (оно действует только на микрорасстояниях) они обмениваются бозонами. Это уже частицы, обладающие массой, и при этом для субатомного мира довольно тяжелые. А при сильном взаимодействии между кварками в протонах и нейтронах происходит обмен частицами, называемыми глюонами. Их масса также нулевая.

Для того чтобы наглядно показать процесс взаимодействия в субатомном мире, физики прибегают к такого рода аналогиям. Допустим, по какой-нибудь реке движутся две лодки навстречу друг другу. В лодках две знакомые компании. И когда лодки поравнялись, с одной из них от полноты чувств перебросили своим друзьям бутылку шампанского. Но в этом случае из-за закона сохранения импульса обе лодки в какой-то степени изменят траектории своего движения, то есть провзаимодействуют. Или можно представить себе двух фигуристов, в ходе жанровой сценки обменивающихся на полном ходу ведром с водой. Совершенно очевидно, что обоим придется продемонстрировать в этот момент недюжинное мастерство, чтобы хотя бы устоять на ногах. (Эти примеры позаимствованы из энциклопедии Джеймса Трефила «Природа науки. 200 законов мироздания»).

Так как же организовано взаимодействие кварков между собой? Кварки имеют собственную массу. Очень небольшую. Но если три кварка объединяются в протон или нейтрон, их суммарная масса вырастает более чем в 60 раз! Почему так происходит? При взаимодействии между собой кварки производят частицы — переносчики взаимодействий глюоны (от англ. glue — клей, они как бы склеивают кварки друг с другом). Глюоны сами по себе не имеют массы. Но при взаимодействии с кварками и друг с другом они это самое взаимодействие материализуют: вокруг кварков образуется глюонное облако, которое уже приобретает массу. Замечательный пример эквивалентности энергии и массы: одно переходит в другое почти у нас на глазах (точнее, на глазах у физиков, которые наблюдают эти процессы в ускорителях элементарных частиц). Но, внимание! Откуда, собственно, берется эта энергия, которая затем превращается в массу? Ну, конечно же, всё из того же нуля, о котором мы говорим, начиная с первых статей, то есть из вакуума, а если точнее — из флуктуаций (спонтанных колебаний) вакуума. Причем колебания квантовохромодинамического вакуума, как это в данном случае называется, приводит к постоянному появлению и исчезновению виртуальных кварков и антикварков. Так что протоны и нейтроны (как и всё вещество в этом мире) существуют в известном нам виде лишь в среднем, а на самом деле постоянно превращаются то в одну, то в другую экзотическую частицу.

 




 

При этом если троицу кварков, образующих, допустим, протон, попробовать разорвать, одиночного кварка мы так и не получим. Во-первых, сделать это непросто потому, что в отличие от всего остального в этом мире, чем дальше кварки друг от друга, тем больше становятся связывающие их силы, причем силы огромные: «в покое» кварк притягивается к кварку где-то с силой в 14 тонн, и это при невероятно малых их размерах! И во-вторых, если вам всё-таки удастся выбить кварк из протона или нейтрона, то он оторвётся вместе с кусочком глюонного облака и тут же нарастёт кварк-антикварковой парой, что-то проаннигилирует, что-то, наоборот, добавится, всё это вместе превратится в одну из короткоживущих частиц (существующие миллионные, миллиардные доли секунды), которая, в свою очередь, распадётся на другие, более стабильные частицы, фотоны, например. Протон же, от которого этот кварк оторвали, тут же регенерирует: в нём будет восстановлен и недостающий кварк и кусочек глюонного поля взамен оторванного. И все эти превращения происходят, повторю, за счет энергии вакуума (если не считать той энергии, которая была затрачена на то, чтобы протон или нейтрон разорвать, и которая дала толчок всем этим последующим преобразованиям).





Возникновение кварк-глюонной плазмы на одном из ускорителей при столкновении ядер золота

Эта картина проверена-перепроверена во множестве экспериментов, и за работы в области КХД некоторые ученые уже получили Нобелевские премии.

Так что, уважаемые читатели (а особенно читательницы), когда вы в очередной раз подходите взвеситься, не волнуйтесь, и, взвесившись, не расстраиваетесь: на 98–99% вы измеряли, как там внутри вас происходят флуктуации вакуума. А на один с небольшим процент уточняли, всё ли в порядке с так называемым хиггсовским механизмом, который обеспечивает спонтанное нарушение симметрии всё того же вакуума. Благодаря последнему появляется масса у электронов и самих кварков. Таким образом, вся масса, а иными словами, всё вещество, образуется из энергии вакуума. Так стоит ли, взвесившись, расстраиваться из-за какого-то там вакуума?





Некоторые физики вполне серьёзно призывают отказаться от употребления термина «вакуум», так как он изначально предполагал пустоту. В то же время, как мы видим, никакая это не пустота, а тот самый нолик, который можно обозначить и так: 0 = (+ ∞) + (— ∞). То есть это ноль, содержащий бесконечность. Поэтому родился и широко используется такой физический термин как вакуумный конденсат, например: вакуумный конденсат хиггсовского поля; кварковый, глюонный вакуумный конденсат и т. п.

Строго говоря, нет ничего удивительного в том, что всё, что мы видим вокруг себя возникает из НИЧЕГО. Такая картина и должна наблюдаться в мире, созданном из ничего. Удивительно совсем другое: каким образом это возникновение чего-то из ничего столь очевидно упорядочено?

Флуктуации — вещь спонтанная. Напомню, что они следствие принципа неопределенности Гейзенберга, о чем мы говорили в третьей статье. И когда речь заходит о флуктуациях, сама собою напрашивается аналогия с атмосферной молнией. Молния — родственница флуктуаций, но дальняя: это макроскопическое, отнюдь не виртуальное явление, и всякий раз несёт с собой вполне ощутимый материальный эффект. Думаю, убеждать кого-либо в этом мне нет необходимости. Впрочем, разве возникновение массы не ощутимый материальный эффект? А реализуется он благодаря виртуальным квантовым процессам. Да и наша макроскопическая молния не могла бы родиться без этих процессов.





Но в абсолютном большинстве случаев в хаотичности флуктуаций мы видим целесообразность и упорядоченность. Бесконечная энергия вакуума используется строго в ограниченном объёме. Я что-то не слышал, чтобы кто-то стал жертвой не в меру распоясавшейся квантовомеханической флуктуации, а ведь энергии там могут возникать действительно бесконечные! Но эта энергия используется на созидание: весь видимый мир питается энергией флуктуаций. Каков механизм этого созидания? Как, в какой форме установлены законы, согласно которым ежедневно, ежечасно, ежесекундно строится этот мир? Как выстраивается эта Вселенная, рожденная из ничего?

Откуда плюсик знает, что ему надо переслать виртуальный (подчеркиваю, виртуальный, так как если разбираться до конца, то все частицы — переносчики взаимодействий виртуальны, но как в случае с глюонным облаком, иногда могут и материализоваться) фотон минусику, чтобы к нему притянуться? Или наоборот, такой же фотон другому плюсику, чтобы от того оттолкнуться? А глюоны с кварками? Откуда им известно, как и какое количество вакуумной энергии использовать, чтобы породить в одном случае протон, в другом — нейтрон? Как и зачем возникают поля? Откуда появляются их свойства? Зачем вакуумному полю с нулевой энергией возмущаться и порождать какие-то там сгустки энергии, если, как мы уже с вами говорили, всякая система стремится к своему самому низкому энергетическому уровню? Кто придумал, что разные поля и частицы должны взаимодействовать между собой?

И при этом всегда и везде будет соблюдаться закон сохранения энергии. А вы, уважаемые читатели, знаете, что такое энергия и откуда она берется? И почему существует универсальный закон её сохранения? А вот великие умы, крупнейшие физики-теоретики, вам на этот вопрос не ответят. Нет, конечно, приведут определение (а их множество, у каждого — своё), напишут десятки, а может быть, сотни формул, включающих символ энергии. И всё объяснение сведётся примерно к следующему: энергия — это нечто, с помощью чего можно совершить работу и что сохраняется. А вот что это по существу? Нет, никто не ответит. Не верите? Вот слова одного из величайших физиков XX века Ричарда Фейнмана, по лекциям которого уже много десятилетий обучались и обучаются студенты-физики по всему миру:

«Существует факт, или, если угодно, закон, управляющий всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определенная величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлеченно. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним[выделено – Д.О.]. (Фейнмановские лекции по физике. Том I).



Ричард Фейнман (1918 – 1988), выдающийся американский физик, лауреат Нобелевской премии, создатель учебника «Фейнмановские лекции по физике», который до сих пор считается одним из лучших учебников по общей физике

Драматизм нашего (общечеловеческого) непонимания фундаментальных явлений собственного мира, где мы живём, лишь обострится, если мы с вами вспомним, что сохранятся-то это нечто (энергия) сохраняется, но в конечном итоге сумма этого сохранения завершится всё равно нулём именно потому, что суммарная энергия Вселенной, как мы говорили раньше, равна нулю. Так какую же работу энергия совершает, «какие трюки выкидывает»? Получается,  работу нулевую и «трюки» нулевые.

Вот уж, действительно, пустые хлопоты: Сизифов труд какой-то. Но какой ювелирный!

И вряд ли мы сможем даже попытаться разобраться в том, что же всё это означает, если не познакомимся хотя бы в общих чертах с таким понятием, как информация. Чему я и надеюсь посвятить следующую статью. опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

   

Источник: www.cablook.com/universe/h-tsveta-aromaty-vashego-mikromira/

Антропный принцип и «странности» Библии

Поделиться



Загадка возникновения жизни и, соответственно, человеческого сознания, в научном их понимании, в последние десятилетия приобрела новые оттенки. Бурное, лавинообразное развитие знания о структуре нашей Вселенной привело к обнаружению неких закономерностей, получивших название антропного («человечного»,  «человекоцентричного»)  космологического принципа.



Суть этого принципа сводится к тому, что будь устройство мира совсем чуточку другим, жизнь в нашей Вселенной и, следовательно, появление человека были бы невозможны. Всё это стало очевидным для многих учёных где-то с середины прошлого века. Но наиболее полную формулировку этого принципа сразу в двух вариантах — сильном и слабом — дал в начале 70-х американский космолог и астрофизик Брэндон Картер. А в 1986 году вышел объёмный труд (700 с лишним страниц весьма убористого текста) американского и английского физиков Джона Барроу и Франк Дж. Типлера «Антропный космологический принцип», в котором было проанализировано большое число фундаментальных параметров, непосредственно влияющих на возможность возникновения и существования жизни во Вселенной.





Обложка книги Барроу и Типлера

Все эти параметры относятся к так называемым свободным параметрам. То есть причины того, почему они именно такие, а не какие-нибудь другие по крайней мере на сегодняшний день науке не известны. К таким параметрам относятся гравитационная постоянная, скорость света в вакууме, элементарный (минимальный) электрический заряд, масса электрона, постоянная Планка и многие другие. Это константы. Согласно современным представлениям, они не меняются со временем и поэтому их еще называют «мировыми постоянными» (вот они-то, в отличие от времени и пространства не относительны). Свойства известного нам мира напрямую зависят от соотношения этих постоянных. Иными словами, эти соотношения и формируют его фундамент.

Начнем с трехмерности нашего пространства. В принципе нет никаких ограничений на число пространственных измерений. Кстати, одно из самых модных и наиболее влиятельных направлений современной теоретической физики, струнная теория, о ней мы поговорим чуть позже, предполагает для нашего мира еще семь пространственных измерений, но они настолько компактны, что совершенно не влияют на движение вещества во Вселенной. Но если бы число ощущаемых нами пространственных измерений было бы меньше трех, то в них невозможно было бы существовать сложным структурам, следовательно, и жизни. А если больше трех, то ни планеты не могли бы удержаться на своих орбитах вокруг звезд, ни электроны — вокруг атомного ядра.

Если вы помните, при описании рождения Вселенной мы говорили о том, что частиц образовалось чуть больше, чем античастиц. Почему это произошло, не известно (точнее, физики говорят, что причина этого в нарушении симметрии, но почему произошло это нарушение, уж точно никому не известно), но в ином случае вещество проаннигилировало бы с антивеществом, и, кроме большого количества энергии, во Вселенной ничего не осталось. Да что там греха таить, с чего это вдруг энергия стала порождать частицы, и откуда она, эта энергия, взялась, или, говоря словами Стивена Хокинга, «почему Вселенная идет на все хлопоты существования» (Стивен Хокинг. Краткая история времени) — тоже никому не ведомо.





Далее. Белковой жизни, как известно, необходимо множество различных тяжелых элементов, в первую очередь углерод и кислород, соединенный с водородом, то есть вода. Углерод — это химический элемент, содержащий 6 протонов и 6 нейтронов. Кислород — 8 протонов и 8 нейтронов. Все протоны заряжены положительно, следовательно, они должны отталкиваться друг от друга. И казалось бы, у них не должно быть никаких шансов объединиться. Но на выручку приходит так называемое сильное взаимодействие (то самое, которое, высвобождаясь, дает энергию ядерного взрыва или используется в реакторах при распаде ядер). Оно соединяет протоны вместе, а стабильными ядра всех элементов тяжелее водорода (атом водорода это как раз один протон плюс один электрон) делают ещё и нейтроны, которые присоединяются к протонам. Но нейтроны, в отличие от стабильных протонов, в свободном виде живут около 15 минут, и если они за это время не соединятся с протоном, то распадаются. Отвечает за распад нейтронов так называемое слабое взаимодействие. Возникновение частиц происходило на очень ранней стадии развития Вселенной (ее возраст был где-то от одной миллионной до одной стотысячной доли секунды), но в этот момент температура была слишком высока для того, чтобы нейтроны и протоны могли объединиться. Но параметры слабого взаимодействия таковы, что Вселенная успела за 15 минут жизни нейтронов остыть ровно настолько, что соединение нейтронов и протонов всё-таки произошло.

Разница в массах протона и нейтрона очень небольшая, всего 0,0014 массы протона. Но если бы она была хотя бы в три раза больше 0,004 массы протона, то нуклеосинтез (образование ядер химических элементов, тяжелее водорода) во Вселенной был бы невозможен вообще. Единственным веществом остался бы водород.





Модель атома 

Если бы масса электрона была бы в три-четыре раза выше ее нынешнего значения (а она составляет примерно одну 1836-ю часть массы протона), то время жизни нейтрального атома водорода исчислялось бы всего несколькими днями, следовательно, никакого вещества в привычном для нас сегодня виде не существовало бы.

Если бы соотношение между гравитационной энергией и энергией расширения Вселенной было бы чуть иным, то при более ускоренном её расширении не могло бы образоваться ни звезд, ни планет, ни галактик, и, возможно, даже вещества. А при чуть меньшей скорости расширения Вселенная почти тут же бы схлопнулась, так и не родившись.

В ранней Вселенной могли появиться только атомы водорода и небольшое количество гелия (2 протона + 2 нейтрона). При этом она продолжала охлаждаться. А в охлажденной Вселенной невозможен нуклеосинтез. Он происходит только в звёздах, которые «собираются» гравитацией, а гравитационное воздействие, сжимая вещество, их же и разогревает. А если бы константа гравитационного взаимодействия оказалась всего на 8—10% меньше, звёзды бы не успели образоваться вплоть до сегодняшнего дня, а на 8—10% больше — рождались бы и умирали слишком быстро, так что ни о каком зарождении жизни возле таких звёзд и речи бы не было.

Не буду загружать вас подробной информацией о том, сколько случайностей должно произойти внутри звёзд первого поколения (поверьте, много; или проверьте, на сей предмет предостаточно научно-популярной литературы), чтобы механизм нуклеосинтеза был запущен. Но допустим, всё прошло благополучно, как оно и случилось в нашем случае, и некая звезда произвела всю таблицу Менделеева из водорода и гелия, образовавшихся в начальной Вселенной. Но всё это вещество так бы и осталось внутри этих звёзд, если бы мировые постоянные не были настроены так, что эти звёзды должны взрываться. Взрыв выбрасывает вовне наработанное звездой вещество, но таким образом, чтобы из этого вещества образовалась новая звезда и некоторое количество планет. Причем новорожденная звезда должна уже обладать несколько иными свойствами, чтобы быть способной светить и согревать окружающее ее пространство, включая новорожденные планеты, миллиарды лет. Как вы понимаете, и сама такая звезда и планеты уже обогащены огромным количеством тяжелых элементов, включая кислород и углерод.





Нуклеосинтез проходил вот здесь

Белковая жизнь возможна лишь в очень узком интервале температур — примерно от минус 20 до плюс 50 по Цельсию. Если орбиту Земли изменить всего на 10%, это убило бы всё живое. Если бы не существовало Луны, жизнь на Земле, скорее всего, не могла зародиться. Без воды в жидкой форме жизнь в нашем представлении существовать также не может. Если бы вода с замерзанием не расширялась (единственная из всех жидкостей), жизнь бы также вряд ли бы могла существовать. Правда, всё, что касается конкретных условий существования нашей планеты, напрямую к космологическому антропному принципу не относится, но подчеркивает, что даже соблюдение этого принципа во всей остальной Вселенной отнюдь не гарантирует появление жизни автоматически.

Этот список «случайностей» в устройстве нашей Вселенной можно продолжать довольно долго. Помните: труд Дж. Бэрроу и Ф. Типлера с их описанием занимает более 700 страниц. Я на этом остановлюсь. Но хочу еще раз подчеркнуть: никаких научно обоснованных причин того, что Вселенная устроена таким, а не каким-либо иным образом на сегодняшний день не известно. Можно лишь говорить об очень длинной цепочке практически невероятных совпадений, которые и дали возможность нам с вами задаться вопросом: а почему всё устроено именно так, а не как-нибудь иначе?

Представьте себе, что на некий городской пустырь разные строительные организации повадились тайком свозить всякий строительный мусор. Через некоторое время обнаружилось, что весь этот мусор сам собою случайно (так его скидывали с машин) сложился в прекрасный дворец. Сами собою случайно из обрывков труб и проводов пролегли коммуникации, сами собою, путём невероятного совпадения множества практически невозможных случайностей, водопровод подключился к городскому водопроводу, электросеть — к городской электросети, канализация — к канализации. По какой-то сумасшедшей ошибке вокруг дворца поставили забор и выставили охрану. Кто-то во дворец завез мебель. Мало того, абсолютно случайно, по ошибке, какой-то клерк оформил этот дворец и прилегающую к нему территорию в вашу собственность. И опять-таки благодаря удивительному стечению обстоятельств, совершенно случайно, к вам, на вашу старую квартиру, съехались руководители «двадцатки» — двадцати самых развитых стран мира, и президент Аргентины вручила вам свидетельство о собственности на самовыстроившийся дворец и прилегающую к нему территорию. А в это время под вашими окнами играл Лондонский симфонический оркестр, который в полном составе направлялся на гастроли в Ванкувер, но абсолютно случайно, по невероятному стечению обстоятельств, оказался тут, у вас под окнами в городе Мытищи Московской области. И каждому музыканту оркестра именно в этот момент остро захотелось сыграть Первый концерт Чайковского, а рояль уже целых два месяца стоял, совершенно случайно кем-то тут оставленный, под вашими окнами и мешал проезжающему по двору транспорту. К тому же, опять-таки случайно, проходивший вчера мимо настройщик этот рояль настроил. Так что музыканты разочарованы не были.





А рояль так с тех пор и остался (вы же помните, что, согласно Эверетту, всё, что может с Вами произойти, — обязательно произойдёт: в одном из параллельных миров…) 

Так вот. Вероятность того, что я тут описал, на много порядков выше, чем вероятность случайного рождения Вселенной с той «тонкой настройкой» (как выражаются физики), которая дает возможность белковой форме жизни в нашей Вселенной существовать. Роджер Пенроуз (напомню, он один из известнейших математиков современности, работающих в области космологии) навскидку оценивает вероятность случайного выполнения антропного принципа как 1 к 101060. Что, правда, намного меньше его же оценки вероятности рождения вселенной, где бы выполнялось второе начало термодинамики (1 к 1010123, помните?). Но всё-таки разборчиво написать это число в десятичной системе на листе бумаги, созданного из всего вещества видимой Вселенной, точно не получится. Иными словами, случайная «тонкая настройка» Вселенной на белковую жизнь практически исключена.

Отсюда и полемика вокруг антропного принципа (обозначим его АП). Как я уже упоминал, есть две формулировки АП. Слабый антропный принцип гласит: «Наше положение во Вселенной с необходимостью является привилегированным в том смысле, что оно должно быть совместимо с нашим существованием как наблюдателей». Сильный — «Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей» (сн: Картер Б. Совпадение больших чисел и антропологический принцип в космологии).

На самом деле, слабый АП обозначает, что раз мы есть, следовательно, мы есть, и в этом привилегированность нашего положения. Он не предполагает серьёзных размышлений на тему, а почему же мы всё-таки есть? С АП в этой его, слабой, формулировке готовы согласиться практически все учёные, потому что факт есть факт: возникновение Вселенной нашего типа невозможно, но она существует. Более того, слабый АП многими используется как бесплатное приложение к теории биологической эволюции. Раз мы есть, следовательно, мы бы не могли быть другими в этих условиях, такими нас сделал естественный отбор. Вот, собственно, и вся философия слабого АП.

Сильный АП включает в себя куда более широкую амплитуду воззрений. Его самого следовало бы разделить на множество градаций: от «слабого сильного» АП до «крайне жесткого сильного» АП, а посередине какие-нибудь «полусильный», «полужесткий». И это всё в рамках естественнонаучного знания, без вторжения в пределы якобы чуждой ему философии. Хотя, положа руку на сердце, следует признать, что современная наука в целом, и в первую очередь физика и космология, неразрывно переплетены с философией и даже с богословием, так как непосредственно связаны с человеческим мировоззрением.

«Слабый сильный» АП (по моей градации) всё-таки пытается как-то объяснить возможные причины той «тонкой настройки» нашей Вселенной, которую мы наблюдаем. Самое распространенное объяснение — наша видимая Вселенная — один из множества миров (как вариант, область Мегавселенной, большую часть которой мы не видим и не можем видеть). И в нём случайно (при бесконечном множестве миров такая случайность должна произойти обязательно, а так как бесконечность есть бесконечность, то к тому же бесконечное число раз) сложились те условия, которые и привели к появлению существ, способных задаться тем самым вопросом: а почему мир именно таков? Этот вариант АП предполагает инфляционная модель рождения Вселенной, которую отстаивает Андрей Линде. Примерно то же объяснение дает пока еще не существующая, но, как я уже отмечал, модная и активно разрабатываемая теория струн.





Мегавселенную можно представить себе и такой…

Как видите, «слабый сильный» АП готов примириться с бесконечным множеством миров, среди которых вполне вероятным становится случайное возникновение и нашего. Но прошу не путать это многомирье с многомировой интерпретацией квантовой механики. Эверетт не предполагал множества миров, он говорил о единственном мире, квантовом, где все вероятные состояния сосуществуют как единое целое, а не разбросаны по отдельности в многомерном пространстве. Хотя замечу, что в рамках всё той же теории струн существуют попытки создать модели, объединяющие эти два многомирья.

Более жесткие варианты сильного АП в той или иной степени утверждают необходимость появления наблюдателя в ходе эволюции Вселенной. К такого рода подходам относится идея соучаствующей Вселенной всё того же Джона Уиллера. Суть этой идеи в том, что Вселенная как квантовая система развивается по квантовым законам, находится в суперпозиции и в своём линейном развитии доходит до вероятности появления разумного существа — человека. Вероятные люди осознают своё существование и тем самым вызывают к бытию из всех возможных сосуществующих Вселенных ту Вселенную, которую мы знаем, в которой зародилась жизнь и путем правильных мутаций возник человек разумный. Происходит коллапс волновой функции Вселенной, в своей реальности мы получаем мир, где живём. Так человек во всей своей совокупности — все жившие, живущие и будущие люди — непрерывно творит нашу реальность, наблюдая её, то есть соучаствует в рождении реальности. Ни одно явление, согласно этой концепции, не является явлением, пока не станет наблюдаемым явлением. И кстати, многие специалисты в области философии сходятся во мнении, что аналогичные мысли, разумеется, без использования представлений квантовой механики, высказывал в своё время Иммануил Кант.

Но самое удивительное, что довольно отчетливое указание на то, что материальный мир проявился как реальность только тогда, когда был сотворён человек, содержится в Библии. О творении мира рассказывается в двух первых главах книги Бытия. В первой главе идет описание знаменитого Шестоднева — шести дней творения с подробным перечислением того, что и в какой день сотворил Бог. Во второй главе содержится пересказ того, что было описано в первой, но картина выглядит чуточку иначе. Сам по себе этот факт не единожды вызывал всевозможные преткновения среди богословов. Так, например, Джордано Бруно в своих богословских изысканиях пришёл к выводу, что Бог сотворил двух разных Адамов. И далее на этой основе разработал свою собственную богословскую концепцию, которая в конечном итоге и стала поводом для обвинения его в ереси (а вовсе не его научные воззрения, как принято считать, что, правда, совершенно не оправдывает его палачей).

С моей точки зрения, самое точное (и современное) пояснение к такому двустороннему описанию в Библии Божественного творения дал протодиакон Андрей Кураев. Он заметил, что здесь, наверное, впервые в истории человечества, применён кинематографический приём: сначала — общий план, а затем крупный — отдельные детали. На общем плане мы видим, что сделал Бог в эти шесть дней, а крупным планом уже показано, как Он это сделал. Всем, кому интересен этот момент, очень советую перечитать эти две совсем небольшие, по полторы странички текста, главы Ветхого завета с учётом такого к ним подхода.





В первой главе говорится, что Бог повелел земле произрастить «зелень, траву, сеющую семя… и дерево плодовитое…» на третий день. «И стало так» (Быт. 1: 11). А человека — венец творения — сотворил в шестой день. Но во второй главе читаем: 

«4. Вот происхождение неба и земли, при сотворении их, в то время, когда Господь Бог создал землю и небо,

5. И всякий полевой кустарник, которого ещё не было на земле, и всякую полевую траву, которая ещё не росла, ибо Господь Бог не посылал дождя на землю,  и не было человека для возделывания земли,

 6. но пар поднимался с земли и орошал все  лицо земли. 

7. И создал Господь Бог человека из праха земного [выделено Д.О.], и вдунул в лице его дыхание жизни, и стал человек душею живою». Из этого отрывка следует: несмотря на то, что растительность была уже Богом сотворена, до появления человека ещё ничего не прорастало, но всё было покрыто паром, какой-то дымкой, туманом, может быть, облаком.

Здесь, как и во всех иных местах, я цитирую Библию по так называемому Синодальному переводу, он сделан с языка оригинала, с древнееврейского, во второй половине XIX века. В Русской православной церкви также принято использовать текст Ветхого Завета на церковно-славянском языке, который в свою очередь выверен по самому авторитетному в православном мире греческому переводу — Септуагинте («перевод 70-ти» — был сделан в III–II вв. до Р.Х.). В Септуагинте (следовательно, в Библии на церковно-славянском языке) в этом фрагменте чуточку смещён акцент, что несколько затмевает смысл 5-го стиха этого отрывка. К тому же словосочетание «пар поднимался с земли» неточно переведено как «источник, исходящий из земли». Проблема соотношения различных переводов Библии — тема очень интересная, но обширная, поэтому здесь мы не будем её касаться. Но чтобы ни у кого не оставалось сомнений, что текст в итоге мы поняли правильно, нам потребуется лингвистический анализ первоисточника, текста на древнееврейском. А потому обратимся к иудейской традиции трактовки этого места.

В дословном русском переводе Торы (она же Пятикнижие Моисея и первые пять книг христианского Ветхого Завета) эти строки звучат так: 

4. Вот порождения небесные и земные при сотворении их, в день созидания Господом Богом земли и неба. 5. Никакого кустарника полевого еще не было на земле, и никакая трава полевая еще не росла, ибо дождя не слал Господь Бог на землю, и человека не было, чтобы возделывать землю.  6. И пар поднялся с земли и пропитал всю поверхность земную.  7. И сформировал Господь Бог человека — прах с земли, и вдохнул в ноздри ему  дыхание жизни, и стал человек живым существом. И вот пояснения к этим строкам крупнейшего средневекового комментатора священных иудейских текстов Раши (1040–1105 гг.):

 

Также и этот (стих) толкуй так: (никакого кустарника полевого) еще не было на земле, когда завершилось сотворение мира в шестой день до того, как был сотворен человек. «И никакая трава полевая» — еще не росла. В третий же (день), о котором сказано: «И извлекла земля», (растения) не взошли, а стояли на выходе из земли до шестого дня». И ещё: «А почему не слал дождя? Ибо «человека не было, чтобы возделывать землю», — не было того, кто мог бы осознать [выдел. мною — Д.О.] благотворность дождей. Когда же явился (на свет) Адам и понял, что они необходимы миру, он стал молить о них, и пошли (дожди), и выросли деревья и зеленая растительность.



«Земля же была безвидна и пуста…» (Быт. 1: 2) 

Таким образом, мы видим совершенно недвусмысленное Ветхозаветное указание на то, что мир сделался видимым, проявился только после появления в нём наблюдателя — первородного Адама, то есть при взаимодействии с его сознанием. Мир уже был сотворён, но существовал в суперпозиции («растения стояли на выходе…»), в некоем паре, тумане, облаке, в том значении, которое вкладывают физики в понятие электронное облако, существующее вокруг атомного ядра. А как бы вы могли образным языком выразить состояние суперпозиции? И тут, кстати, нам весьма пригодится и второй вариант перевода слова пар. Это не просто пар, он действительно источник той единственной реальности, которую может воспринять наблюдатель, в данном случае Адам. Так что и Септуагинта тут по-своему совершенно точна.

Но если всё это так, то глубокий дополнительный смысл обретает и сцена наречения Адамом имён животным. «Господь Бог образовал из земли всех животных полевых и всех птиц небесных, и привел их к человеку, чтобы видеть, как он назовёт их, и чтобы, как наречет человек всякую душу живую, так и было имя ей. И нарек человек имена всем скотам и птицам небесным и всем зверям полевым…» (Быт. 2: 19—20). Традиционно богословие выделяет в этой сцене два основных момента: во-первых, исторически наречение имени — это знак владычества над тем, кому даётся имя. В древние времена при приобретении раба новый хозяин часто давал ему новое имя, тем самым демонстрируя свою власть над этим рабом. И во-вторых, наречение имени — это постижение сущности того, кому даётся имя. Иными словами, эта сцена подчеркивает, что весь животный мир был отдан человеку во владычество, и в то же время демонстрирует мудрость первородного Адама, его способность постигать сущность вещей.





Наречение Адамом имён животным (фреска)

Но в контексте нашего разговора следует, наверное, обратить внимание на то, что Адам не просто постигает сущность животного мира, он в определенной мере в этот момент наделяет животных сущностью (по замечательному выражению священника и учёного Павла Флоренского, «имя — тончайшая плоть, посредством которой объявляется духовная сущность» (П.Флоренский. Имена).

По словам одного из великих учителей христианской Церкви IV века Ефрема Сирина, Бог таким образом «соделал его [Адама] участником в творчестве» (Ефрем Сирин. Толкование на первую книгу, то есть на книгу Бытия). Опять-таки уже сотворённые Богом как потенциальная реальность животные обретают свою сущность только в тот момент, когда их встречает Адам. Бог для того их и приводит к нему, «чтобы видеть, как он назовет их». После этого они и становятся реальными, в нашем понимании этого слова. И только тогда, согласно Библейскому повествованию, становится очевидным, что «для человека не нашлось помощника, подобного ему» (Быт. 2: 20). И Бог создает Еву из ребра Адама. Моя жена, прослушав эти мои размышления, тут же пошутила: «Ну да, а женщину создал Бог, чтобы было кому наблюдать за мужчиной». Но кто может точно сказать, какова тут «доля шутки»?

Но вернёмся на нашу грешную, бренную землю. Как бы то ни было на самом деле, но довольно нежданное появление на научном горизонте антропного принципа действительно омрачило торжество материалистического мировосприятия. Теперь его приверженцам приходится или искать стремящееся к бесконечности множество миров (в которые можно только верить), или всё же допустить, что рождение человека стало следствием некоего целеполагания.

Во втором случае довольно просто ответить на вопрос, почему Вселенная идет на все хлопоты существования? — ради собственного наблюдателя или зрителя. И это несёт в себе серьёзный заряд надежды. Если же правы верящие в бесконечное множество миров, мы вынуждены будем признать особо изощренную бессмысленность всего сущего: перед нашими глазами должна возникнуть картина Мегавселенского масштаба— непрерывно беспричинно и бесцельно пузырящейся жизни, всякий раз изначально обреченной на гибель. опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: www.cablook.com/universe/ix-antropnii-printsip-i-strannosti-biblii/

Автономный катамаран отправился исследовать Кельтское море

Поделиться



Вы когда-нибудь задумывались, почему Кельтское море, омывающее южное побережье Ирландии, является домом для огромного количества морских хищников? Нет? А вот учёным из Британского национального океанографического центра эта загадка прямо покоя не даёт. Именно поэтому они решили отправить автономный катамаран C-Enduro на поиски ответа на вопрос, мучающий их десятилетиями.



«Кельтское море содержит места огромного скопления морских млекопитающих, — рассказывает руководитель проекта профессор Рассел Винн, — Нам необходимо больше информации, чтобы понять, чем именно эти участки моря столь привлекательны для обитателей глубин. Современные технологии позволяют нам осуществить постоянное присутствие в этих областях и непрерывный сбор ценных исследовательских данных».
Катамаран C-Enduro был разработан в стенах компании ASV Unmanned Marine Systems. Весит это автономное судно 350 килограмм, а в движение его приводит двигатель, который способен работать от одного из трёх источников энергии: ветра, солнца и дизельного топлива. Днём катамаран будет заряжаться от солнечных лучей, а ночью его может приводить в движение ветряная турбина, закреплённая сверху. Если же нет ни ветра, ни солнечного света, C-Enduro может переключиться на обычное дизельное топливо до тех пор, пока ему не станет доступен другой источник энергии.





Катамаран оснащён несколькими камерами GoPro, акустической аппаратурой для наблюдения за подводными животными, а также метеорологической станцией. Разработчики утверждают, что судно может автономно бороздить море на протяжении трёх месяцев, при этом его максимальная скорость равна 13 километрам в час. В случае, если катамаран вдруг перевернётся во время шторма, особое устройство корпуса тут же вернёт его в нормальное положение.

Несмотря на максимальную автономность C-Enduro, учёные всё же будут присматривать за ним с помощью спутниковой системы слежения. Также предусмотрен вопрос безопасности в том случае, если на пути катамарана возникнет другое плавательное средство. C-Enduro автоматически избежит столкновения и изменит курс своего движения. опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

   

Источник: hi-news.ru/research-development/avtonomnyj-katamaran-otpravilsya-issledovat-keltskoe-more.html

Отправьте своё имя на марс вместе со спускаемым аппаратом MARS INSIGHT

Поделиться



Ровно через год ваше имя может оказаться на Марсе на борту следующей миссии NASA к Красной планете. Американское космическое агентство предлагает людям со всего мира отправить своё имя на кремниевом чипе, который будет прикреплён к спускаемому аппарату Insight. Космический аппарат покинет Землю в феврале 2016 года и приземлится на Марс спустя семь месяцев.



«Наш следующий этап подготовки к путешествию на Марс — новая фантастическая миссия на поверхности этой планеты, — сказал директор планетарных исследований NASA Джим Грин. — Принимая участие в этой возможности отправить своё имя на борту InSight к Красной планете, вы приобщитесь к этому путешествию и к будущему космических исследований».
Вы можете заполнить анкету на сайте NASA до 8 сентября и получить свой «посадочный талон на Марс».





Все заполнившие анкету получат очки «постоянного путешественника», которые отражают степень участия в космических программах NASA. Так, в прошлом году более 1,38 миллиона человек получили эти очки, когда их имена полетели на борту капсулы «Орион» во время её первого тестового запуска. Следующая возможность набрать эти очки появится лишь в 2018 году, когда «Орион» будет впервые запущен с помощью новой ракеты SLS и осуществит беспилотный полёт на Луну.

Миссия Mars InSight стоимостью 425 миллионов долларов займётся изучением внутренностей Красной планеты. К примеру, посадочный модуль будет использовать сейсмометр для регистрации «марсотрясений», а также пробурит глубокую скважину. Mars InSignt прольёт свет на внутреннюю структуру Марса, в том числе на размер и состояние (жидкое или твёрдое) ядра планеты, и поможет учёным лучше изучить процесс формирования скалистых планет в целом. опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: hi-news.ru/research-development/otpravte-svoyo-imya-na-mars-vmeste-so-spuskaemym-apparatom-mars-insight.html

Хокинг считает, что решил информационный парадокс черных дыр

Поделиться



Выступая во вторник на лекции в Королевском технологическом институте (Стокгольм, Швеция), Стивен Хокинг объявил о том, что, возможно, нашел решение информационного парадокса — вопроса несогласованности квантовой механики и моделей теории общей относительности, мучивший физиков более четырех последних десятилетий.




Информационный парадокс, кто не знает, связывают с черными дырами. В общем и целом согласно этому парадоксу непонятно, что же происходит с информацией о физическом состоянии объектов, которые в нее (черные дыры) попадают. Модели квантовой механики настаивают на том, что информация остается в таком случае неизменной. Специальная модель общей теории относительности, в свою очередь, заявляет, что информация на самом деле полностью уничтожается под воздействием мощной гравитации черных дыр.

Хокинг же разработал третье мнение, согласно которому информация на самом деле не попадает внутрь черной дыры.

«Я предполагаю, что информация попадает и содержится не внутри черной дыры, как многие думают. Она содержится на границах черных дыр, то есть на горизонте событий», — говорит Хокинг.
Хокинг считает, что информация о частицах, затянутых в черную дыру, остается на поверхности горизонта ее событий в виде голограмм (двумерных изображений трехмерных объектов).

«Идея заключается в суперпереводе (супертрансляции) попадающих частиц в голографическую сущность», — поделился Хокинг с аудиторией.
«Именно эти голограммы хранят информацию, которая в противном бы случае была утеряна».
Более того, информация может «убежать» от гравитационного притяжения черных дыр благодаря так называемому излучению Хокинга. Согласно этому концепту фотоны могут иногда выбрасываться из черных дыр благодаря случайным квантовым флуктуациям. Эти фотоны будут содержать информацию о горизонте событий, однако пользы от этого никакой не будет.

«Информация о попавших в черную дыру частицах возвращается, однако в хаотичной и бесполезной форме. Это решает информационный парадокс. С точки зрения полезности практического использования, эту информацию действительно можно считать утерянной».
Даже если информация не была уничтожена в параллельной Вселенной (что, по мнению Хокинга, действительно возможно), попытка ее считать будет казаться попыткой считывания поврежденного жесткого диска. Другими словами, информация сохраняется, но она становится непригодной для использования.




Лекция Хокинга во вторник была лишь затравкой. Мальком Перри, профессор Кембриджской кафедры прикладной математики и теоретической физики, работавший с Хокингом, собирается поделиться деталями новой теории. Кроме того, оба эксперта собираются в следующем месяце опубликовать статью, полностью и в деталях описывающую данную теорию. опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

 

Источник: hi-news.ru/

Может ли промышленная химия быть экологичной?

Поделиться



Мир природы устроен так, что материалы бесконечно повторно используются вбольшом количестве процессов. Органика распадается и снова используется совокупностью насекомых и микроорганизмов, которые в свою очередь производят новый набор материалов для использования другими участниками природного мира. Может ли в нашей промышленности применен тот же самый принцип, чтобы производить продукцию, которая бесконечно циклично используется?



Ответ находится в изучении изобретения от сырья и до конца потребления и заново спроектировать этот жизненный цикл таким образом, чтобы он стал непрерывным круговоротом. 

Архитектор Уильям Макдоно (William McDonough) и химик Майкл Браунгард (Michael Braungart) разработали концепцию «От колыбели до колыбели» (Сradle to cradle или сокращенно С2С), которая включает в себя проектирование непрерывного круговорота материалов. Их концепция состоит распределении процесса производства любого продукта на 2 типа составлющих:
  • биологические составляющие, которые могут легко вернуться в естественную экосистему без какого либо ущерба для воды и воздуха.
  • технологические составляющие, которые могут длительно вращаться, как значимые компоненты в круговороте технологической системы замкнутого цикла.
Другой важный аспект С2С экологического проектирования состоит в разработке продуктов, наименее вредный для живых существ и окружающей среды. 

Современная продукция содержит громадный спектр материалов, многие из которых являются композитами, химическими веществами и структурами, которых нет в природном мире. Многие из этих созданных человеком материалов вызвали глубокое разрушение нашей глобальной экосистемы.
Предметом особого беспокойства являются побочные продукты производства, имитирующие животные и человеческие гормоны, изветные как разрушители эндокринной системы. Так как они могут замедлять или разрушать способность к разрушению животных и людей, оказывая уничтожающее воздействие на способность к рождению и производству. 

Как можно препятствовать попаданию в нашу продукцию токсичных и вредных для здоровья и опасных еще в каком-либо смысле химических веществ?



Один из возможных ответов на этот вопрос пришел от самих химиков в облике экологичной химии. Экологичная химия — это использование химии в разработке и выпуске продукции с целью уменьшения или исключения использования опасных веществ в источнике, из которого они производятся. Также был разработан ряд принципов и концепций экологичной химии для количественного определения ее использования. Как вы можете видеть, следующие принципы экологичной химии разработаны, чтобы придерживаться законов, уже созданных природой:
 
  • проектируйте химические процессы таким образом, чтобы предостварить и устранить отходы;
  • разрабатывайте химикаты, которые являются более безопасными и более эффективными, но с небольшим или нулевым уровнем эффективности;
  • проектируйте химические процессы таким образом, чтобы использовать возобновляемые материалы;
  • разрабатывайте химикаты, которые будут разлагаться после их использования;
  • проектируйте химические процессы так, чтобы они протекали при более низкой температуре и давлении.


Эти и другие принципы экологической химии могут применяться при разработки и обновлении продукции с самого начала, чтобы свести к минимуму проблемы, свызаннные с использование химикатов в широком ассортименте ежедневно производимых товаров.

Список материалов для экологической химии

Экологическая химия при С2С подходе отвечает за создание перечня химикатов и материалов, которые потенциально могут быть использованы в вашей продукции. 
  • В начале создают список товаров «Х», которые никогда не должны быть использованы,
  • потом «серый» список материалов, которые могут использоваться при особой необходимости;
  • наконец список материалов «П» или «позитивный», и химикатов, которые можно с уверенностью использовать.
Затем идет работа над активизацией списка «Р» в вашем процессе разработки.

Заключительный шаг в С2С подходе состоит в том, чтобы вообразить целиком и полностью переосмыслить то, чего мы стараемся достичь в ваших разработках и посредством вашего бизнеса.

Экологические разработки — это непрерывный процесс обучения устойчивости и последующие попытки применения того, чему вы научились в каждом аспекте вашего бизнеса.  опубликовано  P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: rodovid.me/ustoichivoe_razvitie/mozhet-li-promyshlennaya-himiya-byt-ekologichnoy.html

История о том, как учёные искали речь в голове журналиста

Поделиться



Полгода в качестве испытуемого я ходила на эксперименты лаборатории нейролингвистики ВШЭ. Будучи объектом исследования, я постаралась хоть немного разобраться во взаимодействии языка и мозга. 



Эксперимент № 1: «Буууу бууу бууу…»

Мои ощущения

Комната с томографом такая белая и чистая, что сложно отличить пол от потолка. От этого становится ещё холоднее. Кольца и ремень с пряжкой сняла. Вставной челюсти у меня пока нет, сердечных стимуляторов тоже. Вроде готова. Скинув ботинки, иду босиком по кафельному полу. Ложусь на кушетку. Мою голову накрывают пластиковой решётчатой маской, напоминающей рыцарское забрало. Шевелить головой, как, впрочем, и остальными частями тела, нельзя. Всё, что я вижу, — это отражение большого экрана с текстом задания в системе маленьких зеркал, размещённой у меня перед глазами.

Надеваю наушники, соединённые с соседней комнатой толстым резиновым шлангом. Кушетка медленно заезжает в аппарат.

Сегодня я участвую в одном из экспериментов научной лаборатории нейролингвистики ВШЭ. Созданная всего пару лет назад, она объединила нейропсихологов, филологов, логопедов и даже программистов, которые все вместе изучают нашу речь как продукт непосредственной работы головного мозга.

В том, как связаны язык и мозг, учёные пытаются разобраться уже лет сто. Но настоящая революция началась именно в наше время, когда стали доступны томографы и прочие приборы, позволяющие детально отслеживать работу мозга.

У этих исследований две глобальные задачи. Первая, фундаментальная — понять, как работа нейронов в нашей голове превращается в слова и предложения, которые мы понимаем или произносим. Вторая задача прикладная: помочь людям, у которых из-за мозговых нарушений возникли проблемы с речью.





Едва ли не лучший способ подсмотреть, откуда мозг управляет речью, — это функциональная магнитно-резонансная томография, которая с высокой точностью определяет, какой участок мозга сейчас активен, а какой нет.

В трубе томографа ощущаешь торжественное одиночество астронавта, заключённого в космической капсуле, которая вот-вот рванёт к звёздам. В тревожных перестуках аппарата мерещится частый пульс сердца. Он недовольно гудит на всю комнату, создавая вокруг меня магнитное поле, а я не могу отделаться от навязчивого чувства, что машина читает мои мысли.

Эксперимент начинается.

— Проговаривайте предложения про себя, — слышу в наушниках спокойный голос исследователя.

«Cейчас вдова допивает вишнёвый ликёр».

Мне становится смешно, но сильно веселиться нельзя: испорчу статистику.

Дальше — хуже: «Свека вошурать племиска дасей зиузливо».

И наконец, кульминация: «Буууу бууу бууууууу буу бу».





Честно и торопливо читаю слоги.

Между человеческими предложениями, абракадаброй и почти психоделическими слогами на экране каждый раз на несколько секунд умиротворяюще зависают незатейливые крестики. В эти моменты отдыха я успеваю придумать кучу вопросов: почему предложения смешные? Там снаружи вообще видят на мониторе, как мне смешно?

Что всё это значит?

Если вы правша, то зоны, ответственные за речь, у вас скорее всего, находятся в левом полушарии. Ещё в XIX веке учёные заметили, что нарушения речи чаще всего связаны с поражениями в левой половине мозга. Правда, примерно тогда же были зафиксированы и исключения из этого правила: у левшей поражения участков мозга с левой стороны вообще не вызывали никаких нарушений речи. То есть, у подавляющего большинства праворуких землян речь «находится» слева. А у значительной доли генетических левшей — справа.

— Конечно, за речь не отвечает целиком только одно полушарие. Кроме того, у неё, если можно так сказать, есть разные уровни расположения. Фонетика, семантика и синтаксис могут быть локализованы в разных полушариях, — объясняет ответственная за этот эксперимент нейропсихолог Роза Власова.

Она всегда очень собранна и говорит о мозге как о давнишнем шахматном сопернике, чьи ходы анализирует уже много лет. 





Александр Лурия

Российские специалисты, работающие с серым веществом, как правило, придерживаются учения знаменитого советского учёного — основателя отечественной нейропсихологии Александра Лурии. Согласно его концепции, любая психическая функция — это система, которая заново собирается каждый раз в зависимости от того, в каких условиях протекает деятельность человека и какая перед ним стоит задача. 

Разница, обнаруженная в организации речи у правшей и большинства левшей, даёт безграничные просторы для новых гипотез и возможности — для экспериментов. Шестьдесят лет назад основатель отечественной нейропсихологии Александр Лурия получил, например, такие данные: правши, у которых в семейном древе есть родственники или предки с ведущей левой рукой, после поражения мозга восстанавливают речь быстрее по сравнению с правшами, в чьих семьях левшей нет и не было.

Цель эксперимента с томографом — подтвердить имеющиеся данные о том, что речь у правшей с семейным левшеством «расположена» иначе, чем у правшей без такового.

Как проверяют

Когда я лежу в трубе, области мозга, участвующие в выполнении задачи, начинают активно работать, а значит, и очень активно питаться — поглощать кислород. К этим участкам начинает притекать кровь, насыщенная глюкозой и кислородом. Но поскольку кислород (оксид гемоглобина) притекает в избытке, он сразу полностью не расходуется, а скапливается в венозной крови рядом с работающими клетками. Насыщенный кислородом гемоглобин обладает парамагнитными свойствами, и с помощью фМРТ можно увидеть, какой из участков моего мозга сейчас активен.

Почему у эксперимента такой сложный дизайн: понятное предложение, потом непонятное, а затем ещё и слоги?

Учёные ищут своего рода чистую речь, а когда вы выполняете задания, активизируются и внимание, и зрительное восприятие, и даже скрытая артикуляция. Так и появляются контрольные условия — те странные предложения с несуществующими словами. Когда человек читает эти псевдофразы, зоны зрительного восприятия и скрытой артикуляции работают приблизительно так же, как и в случае с нормальным предложением. А вот участки, ответственные за семантику, то есть смысл слов, не задействованы, ведь таких слов просто не существует. Таким образом, сравнивая эти условия, учёные находят участки, ответственные за смысл слов: они светятся ярче, когда мы читаем обычные предложения.

Над этими странными псевдофразами трудился не один лингвист. Сначала все слова привели в начальную форму, потом убрали все морфологические признаки, затем скомбинировали слоги так, чтобы они не складывались в псевдослова, похожие на настоящие.

Крестики и слоги в этом эксперименте — своего рода идеальные контрольные параметры, по которым сравнивается активность мозга в момент выполнения и невыполнения задания.





Конечно, буквально считать мысли по данным фМРТ нельзя (уф!), но о чём-то аппарат всё-таки пробалтывается. Догадаться, что мне было любопытно, можно, обратив внимание на активацию зон, отвечающих за привлечение внимания. Проще простого вычислить испытуемого, который заснул. Хотя, говорят, в некоторых экспериментах и поспать не грех. Например, в фонологических. Мозг будет работать и без вашего непосредственного участия. Вам в наушники льются слоги «ба-ба-ба-ба», а потом вдруг резко «па!» — и экспериментатор сразу поймёт, что мозг звуковую разницу заметил, хотя вы в это время смотрите уже десятый сон про инопланетян.

Результаты

Пока этот сложный эксперимент находится в стадии разработки. Оказалось, что для разных испытуемых должны быть созданы разные контрольные условия. А кто-то вообще, вместо того чтобы добросовестно читать слоги, просто поёт их про себя.

— Когда у некоторых испытуемых мы видим активацию в височной доле правого полушария вместо левого, сразу становится понятно, в чём дело. Есть такая дихотомия: при поражении левой височной доли возникает нарушение речи, а при некоторых поражениях в правой височной доле  — нарушение восприятия музыки. Ну, мы и спросили: вы там не пели случайно? — пожимает плечами Роза, удивляя меня своей детективной сноровкой.

Данные моего сканирования пришли через неделю. Оказалось, моя речь живёт в правом полушарии, невзирая на то что я стопроцентно праворукий гражданин без прабабушек и прадедушек левшей. Так что результаты эксперимента учёным я, видимо, подпортила. Мозг умеет и так. По крайней мере мой мозг.

 

Эксперимент № 2. Как лишиться дара речи

Мои ощущения

— Что за голова у вас такая лысая на мониторе крутится?

— А, это ваш череп, — бодро приветствует меня студентка психфака ВШЭ и стажёр-исследователь лаборатории нейролингвистики Зоя Черкасова. — Сейчас будем сопоставлять 3D-изображение в компьютерной программе с вашей головой в реальном мире.





Выглядит не очень симпатично — что ж, со стрижкой под ноль пока повременим.

Лаборатория когнитивных исследований ВШЭ — небольшая комнатка офисного вида, где едва ли поместится десяток студентов. Ни в жизнь не догадаешься, что здесь проводят крутые эксперименты.

У стены стоит большущее снежно-белое кресло испытуемого — точь-в-точь в кабинете зубного. Только здесь веселее. Во-первых, не больно. Во-вторых, не скучно: лаборатория в постоянном движении. Усаживаюсь.

Вот молодой доктор наук задумчиво вращает на мониторе в разноцветных 3D- координатах какие-то розовые загогулины.

— Какой у тебя тут красивый мозг! — восхищается его коллега.

— Это потому что он искусственный, — вздыхает черноглазый учёный.

Зоя закрепляет у меня на лбу маленькие серые шарики, благодаря которым камера «видит» мою голову. Сообщает её точные географические координаты компьютерной программе, чтобы сопоставить с «внутренностями» мозга, изображения которых были получены в эксперименте с томографом.





Теперь экспериментаторам надо понять, с какой силой в меня можно ударить магнитным импульсом.

А для этого меня нужно подключить к электроприбору: на левую руку электрод крепит Зоя, на правую — главный повелитель здешней супераппаратуры сицилиец Маттео Феурра. Его скорее можно принять за дизайнера модного дома Ромео Джильи, нежели за доцента факультета социальных наук. У учёного был выбор преподавать в Испании, Германии или России, и в итоге он поехал в Москву, потому что здесь оказалась самая оснащённая лаборатория. Здесь вообще много иностранцев — именно по этой причине. Вот к холодильнику стремительно приближается черногорец Никола Вукович. «Пива нет», — загадочно, словно какой-то тайный пароль, сообщает он по-русски всей комнате, хлопает дверцей и исчезает с добытыми препаратами.

— Разряд! — дёргается рука, скачет по монитору диаграмма.

Учёные кивают друг другу со знанием дела — видимо, нашли ту силу удара, при которой сигнал может пробиться через черепную коробку к телам нейронов, а я при этом не забьюсь в конвульсиях.

Маттео торжественно вручает Зое большую чёрную электромагнитную катушку. Она похожа на толстый монокль с делениями.

— Теперь ищи на скальпе точку! — командует итальянец.

Зоя послушно водит штуковиной по моей голове.

Итак, какие-то два часа приготовлений, и можно начинать эксперимент.

Я сижу в кресле, надо мной стоит Зоя с катушкой, передо мной монитор с заданиями. Вокруг зрители.





Моя задача — называть существительные и глаголы по рисункам. Что может быть проще?

Картинки мелькают на мониторе со страшной скоростью.

Лопату и маяк я назвала сразу, а вот огнетушитель и мольберт вылетели из головы напрочь.

С глаголами ещё интереснее: мужчина щупает женщину за попу, мужик душит мужика верёвкой…

Первый раунд закончен. Теперь я буду произносить слова, находясь под действием магнитного поля.

Это бегемот!

Я отчётливо вижу животное на мониторе, но Зоя вдруг предательски стреляет мне в голову электромагнитными пульками — бац-бац-бац! Я пытаюсь произнести слово, но мой толстый бегемот сдувается в артикуляционном бессилии где-то по дороге от мозга к языку. Это похоже на монолог при встречном ветре, когда какая-то невидимая сила будто забивает все слова обратно в рот. Я словно лишилась дара речи — не могу ничего произнести!





Что всё это значит?

Смысл этого эксперимента тоже связан с левшеством. Если в кресле испытуемого сидит классический правша, речевые функции которого сосредоточены в левом полушарии, то при отключении зоны Брока он должен хуже называть глаголы, ведь в этот момент испытатель блокирует область, ответственную за моторику. А когда он посылает импульс в зону Вернике — хуже справляться с существительными. Понятно также, что если у левшей речевой центр находится справа, то и тормозить они должны при воздействии  именно на правое полушарие.

Как проверяют

Итак, прикрепив мне на лоб датчики и связав камеру с данными фМРТ, которые уже были в компьютерной программе, учёные задали координаты нужных речевых зон в программе и определили их местоположение в моей голове. Затем выяснили, с какой силой можно стимулировать выбранные точки в мозге, измерив порог чувствительности, который у всех людей разный и зависит от степени усталости и толщины костей черепа.

В основе метода транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) лежит воздействие на кору головного мозга при помощи коротких магнитных импульсов, в результате чего в \ \ нарушается локальная обработка информации. Короче, ТМС временно поражает мозг, позволяя отключать некоторые его области (у здорового человека) и анализировать, как это влияет на речь.





О возможности влиять на мозг с помощью электромагнитного поля учёные говорили ещё в начале XX века. Но серьёзные эксперименты с транскраниальной магнитной стимуляцией начались только в середине 90-х (в первую очередь, в области лечения психических болезней), а в России этот метод был легализован Минздравом меньше двух лет назад.

Результаты

Здесь, в отличие от предыдущего эксперимента, результатов долго ждать не пришлось.

— У вас почему-то проблемы с называнием возникают при стимуляции вертекса, — недоумевает Зоя, растерянно опуская катушку. — Вообще-то там нет речевых зон. Это же центр головы, мы его хотели использовать как контрольную точку…

Так мой мозг переигрывает нас с учёными уже со счётом 2:0.





Эксперимент № 3 «Хозяйка разбивает тарелкой вазу»

Мои ощущения

Старший научный сотрудник лаборатории нейролингвистики Анна Крабис — изящная и деликатная, какой, наверно, и должна быть девушка, профессионально копающаяся в чужом мозге. В маленькой лаборатории московского Центра патологии речи она потихоньку вписывает в историю науки разных пациентов с нарушениями речи. Ну а я сегодня поучаствую в одном из её экспериментов.

Вновь передо мной монитор компьютера, но на этот раз я буду выполнять задания автономно от приборов — можно вертеться и гримасничать, никаких тебе проводов или холодной трубы томографа.

На клавиатуре две кнопки. Красная и синяя. С их помощью это задание выполняют пациенты Центра, которые, как правило, после травмы могут выбирать вариант ответа медленно и только одной рукой.

— Ваша задача прослушать предложение и максимально быстро выбрать соответствующую ему картинку.

Поехали!

«Хозяйка разбивает тарелкой вазу».

На мониторе два рисунка с женщиной, одинаково равнодушно уничтожающей посуду. Слева она колотит вазой по тарелке. Справа — тарелкой по вазе.

«Дедушка прячет за ящик рюмку».

Старичок на картинке явно дорожит своим нехитрым имуществом, в отличие от хозяйки вазы.

«Жена милиционера стирает».

«Садовник кладёт на сарай доску».

«Хозяйка царапает шкаф отвёрткой».

И так двадцать раз.





Что всё это значит?

Нейролингвисты изучают, как сенсорно-моторные стереотипы помогают понимать предложение. Обычно в эксперименте участвуют маленькие дети и взрослые билингвы, уехавшие из России в англоязычные страны ещё в детстве. Кроме того, аналогичный тест должны также пройти 30 пациентов, частично или полностью потерявших речь. Правда, в этом случае исследователь будет изучать не сенсорно-моторные стереотипы, а локализацию речи при афазии. Афазия — это системное нарушение уже сформировавшейся речи, заболевание, связанное не с повреждением речевого аппарата, а именно с поражением речевых центров.

— Сравнив результаты разных пациентов с участками поражения в их мозге, можно найти область, критически вовлечённую в осуществление той или иной функции речи, — объясняет Анна суть метода.

Как это выглядит на деле? У учёных есть результаты функционального МРТ каждого пациента. Их используют для того, чтобы построить в специальных программах объёмную модель мозга. Потом это изображение условно делят на вокселы — участки объёмом 1 мм3. Получив для каждого пациента процент правильных ответов в тесте, специалисты сравнивают эти вокселы между собой. Если одни и те же ошибки совпадают с одними и теми же поражёнными участками мозга, значит, эта область задействована при выполнении данного типа речевого задания.





Как проверяют

Вот я слышу фразу «мальчик трогает карандашом ручку». Это действие, и я его тут же представляю: ага, мальчик сначала берёт карандаш и потом трогает им ручку. Это прямой моторный стереотип. А затем звучит «мальчик трогает ручку карандашом». Вроде бы прямой порядок слов: понять должно быть проще. Но здесь не прямой моторный стереотип, ведь всё равно сначала берёшь карандаш, а потом уже трогаешь им ручку. Здоровому взрослому человеку, носителю русского языка, выбрать картинку, соответствующую произнесённому предложению просто. Но с детьми, билингвами и пациентами всё по-другому.

Результаты

Ребенок реагирует на прямой моторный стереотип (мы сначала берём в руки предмет, а уже потом касаемся им других предметов). И он сделает ошибку в предложении «мальчик трогает ручку карандашом», выбрав картинку, где мальчик трогает карандашом ручку.

— Выходит, мозг по-разному реагирует на порядок слов?

— Конечно, — приветствует Анна мою скромную догадку улыбкой доброй учительницы начальных классов. — У маленьких детей очень конкретное мышление — они отталкиваются от последовательности действий. А билингвы наоборот: они понимают, какое действие было совершено, но у них проблема с творительным падежом. И непрямой порядок слов для них сложнее, потому что они ожидают услышать прямое дополнение, как в английском.

Что касается меня, я пригодилась в этом эксперименте для замера скорости решения заданий. Хотя, кажется, пару раз я точно выбрала неправильную картинку. Волновалась.

— Я занимаюсь фонологией, рассказывает Анна. — Вот представьте: вам надевают на голову шапочку и замеряют электрический сигнал, который вырабатывает мозг. Он совсем слабенький, поэтому используются усилители. Вы слышите предложение «мальчик любить груши» — прибор сразу фиксирует, что ваш мозг распознал ошибку. А если дать прослушать то же самое американцу, датчики ничего не покажут. Англоязычные люди не воспринимают этот контраст мягкости и твёрдости согласных: «любил, любить»…Точно так же русский человек не отличит wheel (колесо) от veal (телятина).

— Так это какие-то разные мозги получаются.

— Нет, механизм работы мозга у всех одинаковый, — посмеивается Анна. — Когда человек рождается, у него много нейронов. Постепенно происходит их специализация. Мозг очень зависит от того, что вокруг него происходит, что становится значимым. До шести месяцев дети вообще различают фонетические контрасты в неродных языках, а потом эта суперспособность пропадает, — с сожалением констатирует учёный.

Зачем всё это нужно?

В это же самое время аналогичный эксперимент проходят пациенты Центра патологии речи. С ними работает другая сотрудница лаборатории нейролингвистики Екатерина Искра.

 — Тан… цу… ет, вы… пи… ва… ет, тол… ка… ет.

Со стороны может показаться, что хорошенькая блондинка из Восточной Европы недавно записалась на курсы русского языка и теперь старательно заучивает нужные глаголы для пятничного вечера. На самом деле за компьютером пациентка, пережившая инсульт. Она смотрит на простые картинки и достаёт из памяти соответствующие слова. Уже почти год она вспоминает, как разговаривать.

— Раз-бра-сы-ва-ет, — неуверенно заключает женщина, разглядывая на экране старичка в поле с горстью семян наготове.

У специалистов много разных методик для восстановления речи. Сейчас пациентка тренировалась называть глаголы, а нейролингвисты помогали ей вспоминать слова и их синонимы. Они ведь где-то лежат — их надо просто извлечь.  опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

 

Присоединяйтесь к нам в Facebook и во ВКонтакте, а еще мы в Однокласниках

Источник: kot.sh/statya/246/tak-govoril-mozg

Топ-10 видео природы, снятых дронами

Поделиться





Изначально дроны были предназначены для военных целей, но за последние годы их стали больше использовать для съемок видео в самых разных уголках Земли. Редакция RoboHunter решила сгладить наступление осени этой подборкой невероятной красоты.

10. ГАВАЙИ

 

9. ИСЛАНДИЯ

8. АФРИКА

 

7. ГИМАЛАИ

 

6. ДУБАЙ

 

5. МАЛЬДИВЫ

 

4. БАГАМСКИЕ ОСТРОВА

 

3. ЛОМБОК

 

2. ВЬЕТНАМ



 

1. ЮЖНЫЕ АЛЬПЫ 

опубликовано 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

 

Присоединяйтесь к нам в Facebook и во ВКонтакте, а еще мы в Однокласниках

Источник: www.robo-hunter.com/news/top-10-video-prirodi-snyatih-dronami

Наша смерть запрограммирована?

Поделиться



В 1881 году немецкий биолог Август Вейсман выступил во Фрайбурге со своей знаменитой лекцией «О продолжительности жизни». «Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, но как нечто приобретенное вторично в качестве адаптации» — эта крылатая фраза облетела многие научные публикации и активно обсуждалась в ведущих газетах того времени.



Академик РАН, директор Института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ, специалист по механизмам биологического окисления, в том числе на мембранах митохондрий. Работает над созданием «лекарства от старости». Имеет самый высокий индекс цитирования среди всех российских биологов.

По Вейсману, живая природа изобрела в процессе эволюции особую программу, постепенно убивающую старые организмы, расчищая тем самым дорогу молодым. Автора немедленно обвинили в антидарвинизме, а его гипотеза была осмеяна как неуклюжая попытка сместить престарелого заведующего кафедрой, где работал Вейсман. В конце жизни он сначала перестал цитировать свою мысль о смерти как адаптации, а затем вообще от нее отказался.

И тем не менее представление о старении и смерти от старости как о результате действия некой программы, заложенной в самих живых существах, и поныне имеет своих сторонников. Более того, в последние годы накапливаются всё новые данные в пользу справедливости концепции Вейсмана. Это прежде всего открытие апоптоза — смерти клетки, запрограммированной в её геноме, и существования подобной программы у одноклеточных, где совпадают понятия «клетка» и «организм».

22 мая 2015 года в журнале «Научные отчеты» (Scientific Reports) появилась статья Дж.И. Хайаши и его одиннадцати сотрудников из японского университета в городе Цукуба под заглавием «Эпигенетическая регуляция ядерных генов GCAT и SHMT2 обусловливает дефекты дыхания человеческих митохондрий при старении». Авторы утверждают, что митохондрии в клетках людей, которым за 80, страдают многократным замедлением дыхания, причем этот серьёзнейший дефект вызван не накоплением случайных мутаций в ДНК, а эпигенетической регуляцией работы всего нескольких генов. Существенно, что авторам удалось в известной мере исправить данный дефект, то есть как бы омолодить стариковские клетки. (Как писал И. П. Павлов, настоящим физиологом может считать себя только тот, кто вернул к норме нарушенный физиологический процесс.)





Фибробласты — клетки соединительной ткани организма. Самая «простая» ткань с точки зрения биолога. Эти клетки легко культивировать вне тела, поэтому их часто используют в экспериментах. В данном эксперименте именно их омолодили.

Стохастическая гипотеза старения предполагает, что мы стареем и умираем из-за того, что в клетках накапливаются случайные повреждения.

Сначала Хайаши и его сотрудники измерили дыхание изолированных клеток фибробластов, полученных из человеческого эмбриона или детей от полугода до 12 лет и от сильно пожилых людей (от 80 до 97 лет). Оказалось, что дыхание клеток у 97-летнего в шесть раз ниже, чем у эмбриона или молодежи, причем эта патология развивается в основном после 80 лет (у 80-летнего дыхание было снижено против молодых менее чем вдвое). Затем из 27 958 генов человеческого генома был выбран 371 ген, имеющий отношение к митохондриальным дыханию и трансляции, а среди них — шесть генов, активность которых изменялась с возрастом (судя по литературным данным) более чем в полтора раза.

Три из шести генов, как оказалось, не зависели от возраста у фибробластов двух исследованных групп людей, еще один стимулировался у пожилых, а два оставшихся тормозились. Это торможение могло быть вызвано случайной мутацией в ДНК соответствующих генов, если верна стохастическая гипотеза старения как результата повреждения молекул ДНК с возрастом.

Другая возможность состояла в том, что старение обусловлено действием особой биологической программы, управляющей активностью определенных генов без их необратимого повреждения мутациями. Управляющие программы такого рода обусловлены работой особых белков-ферментов, имеющихся в хромосомах (так называемые эпигенетические программы).





Митохондрии в клетках людей, которым за 80, страдают многократным замедлением дыхания, причём этот дефект вызван не накоплением случайных мутаций.
Чтобы выбрать между этими двумя вариантами, японские авторы применили следующий прием. Стариковские фибробласты были репрограммированы: их превратили в стволовые клетки, из которых потом вновь вырастили фибробласты. Если дело в мутации ДНК, такая процедура ничем помочь не могла: как стволовые клетки, так и полученные из них репрограммированные фибробласты по-прежнему содержали бы мутантную ДНК и, стало быть, страдали бы вызванным мутацией торможением дыхания. Если же дело было не в генетике, а в эпигенетике, то был серьезный шанс исправить дефект дыхания при переходе «фибробласт — стволовая клетка — новый фибробласт». Дело в том, что превращение фибробласта в стволовую клетку обновляет клеточную линию, которая как бы сбрасывает с себя груз эпигенетической регуляции всей предшествующей жизни.





Митохондрия — энергетическая станция клетки. Эту метафору мы помним ещё со школы. Маленькая органелла в виде сферы или эллипса с двумя мембранами. Окисляет поступающие в клетку питательные вещества кислородом и за счёт этого процесса (сжигания) генерирует главные энергетические молекулы — АТФ. Считается доказанным, что митохондрии произошли от бактерий, которых поглотил и заставил работать на себя предок эукариот. У митохондрий сохранился скромный остаток генома, хотя большая часть его генов миллиарды лет назад переехала в ядро клетки-хозяина.

Информационная РНК, она жематричная РНК, или мРНК. Переносчик информации от ДНК — главного хранилища — к рабочим машинам клетки, рибосомам и белкам. На мРНК копируется один из генов хромосомы, и получается инструкция по производству белков; мРНК затем транспортируется в цитоплазму клетки, где рибосомы и делают белки по этой инструкции. Матричных РНК так же много, как и генов (и даже больше), почему и получается, что в клетке так много видов белков.

Так вот, авторам удалось практически полностью снять возрастное торможение дыхания стариковских фибробластов посредством репрограммирования этих клеток. Затем они занялись двумя генами, работа которых сильно замедлялась с возрастом. Один из этих генов оправдал ожидания японских учёных. Это был ген GCAT, кодирующий фермент, необходимый для синтеза простейшей аминокислоты — глицина (NH+3-CH2-COO-). Количество информационной РНК, вырабатываемой этим геномом, многократно снижалось с возрастом донора фибробластов, а репрограммирование полностью снимало такое снижение. Затем был применен механизм «нокдауна» данного гена специфической РНК в фибробластах молодых, что затормозило дыхание. Искусственное ускорение работы того же гена у 97-летнего старика частично восстанавливало высокую скорость дыхания (эта скорость утраивалась). И наконец, «коронный» опыт: фибробласты 97-летнего культивировали в течение 10 дней в среде с глицином. Их дыхание увеличивалось в 2,5 раза.

По-видимому, снижение скорости синтеза глицина приводило к его дефициту в клетке, а это, в свою очередь, тормозило синтез из глицина порфиринов (нужных для образования дыхательных ферментов), а также одного из главных клеточных антиоксидантов — глутаминил-цистеинил-глицина (глутатиона), пуринов, пиримидинов, креатина и фибриллярных белков типа коллагена, где глицин составляет 25% от всех аминокислот.

В целом работа Хайаши и его коллег может быть суммирована следующей схемой.

Программа старения → эпигенетическое торможение гена GCAT → уменьшение синтеза глицина в клетке → торможение дыхания митохондрий.

При этом остается неясным, как устроена программа старения и, в частности, как конкретно работает эпигенетический контроль гена GCAT. Попытку как-то прояснить устройство программы, предпринятую авторами, вряд ли можно считать удачной. Есть множество указаний на то, что в программе старения участвуют активные формы кислорода, образуемые в митохондриях (супероксид, перекись водорода, гидроксил-радикал). Авторы попытались измерить супероксид в фибробластах молодых и старых людей, используя катион митосокс как реагент на супероксид. Они нашли некоторый рост ответа этого реагента с возрастом (у 97-летнего он был на 67% больше, чем у эмбриона). Однако митосокс мерит сразу два взаимосвязанных параметра: супероксид и мембранный потенциал митохондрий.

При всей своей оригинальности обсуждаемая работа должна рассматриваться как сугубо предварительная.
Кроме того, большой разброс данных Хайаши и его коллег не позволяет сделать сколько-нибудь окончательное заключение об уровне супероксида. И вот здесь мы должны, к сожалению, констатировать, что при всей своей оригинальности обсуждаемая работа должна рассматриваться как сугубо предварительная. Беда в том, что молодых людей было всего трое и один эмбрион, а пожилых — всего четверо, причем тот, у которого эффект старения оказался наибольшим (97-летний пациент), был тоже только в единственном числе, а остальные трое имели возраст от 80 до 86 лет. Ни один серьезный геронтологический журнал не принял бы статью, где экспериментальные когорты столь вопиюще малочисленны. Не лучше обстоит дело с повторностями: их всегда было всего по три. Ключевой опыт по действию добавленного к фибробластам глицина вообще сделан только на 97-летнем, которого сравнивают с единственным эмбрионом. Не случайно это важнейшее наблюдение помещено в приложение, а не в основной текст статьи.

Остается надеяться, что следом придут другие исследователи, которым придется повторить заново эту потенциально интереснейшую работу.  опубликовано 

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

 

Присоединяйтесь к нам в Facebook и во ВКонтакте, а еще мы в Однокласниках

Источник: kot.sh/statya/233/nasha-smert-zaprogrammirovana