Что такое биологическое время. Мозг и время

Давно замечено, что все животные и растения обладают способностью ощущать время, или, как говорят ученые, имеют биологические часы . Ход этих часов тесно связан со сменой дня и ночи, сезонов года и другими внешними побудителями. Стрелки биологических часов сообщают растениям, когда им надлежит зацвести, животным — приступить к охоте, птицам — устраивать брачные «концерты» и отправляться в теплые края, а человеку — проснуться и не опоздать на работу.

Ученые полагают, что сама идея времени возникла тогда, когда наши предки учились думать: ведь ум действует последовательно — мы не можем сосредоточиться сразу же на двух событиях, все впечатления осознаются нами в некоей протяженности. С веками способность измерять время стала необходимым условием выживания организмов.

Человек рождается снабженным биологическими часами , и только по мере становления речи у него появляются вторые психологические часы, позволяющие различать прошлое, настоящее и будущее. Будущее — это то, к чему мы движемся, определенный промежуток между потребностью и моментом ее удовлетворения, образно говоря, расстояние между чашей и губами. Будущее не идет к нам, мы сами идем к нему, прошлое же остается позади.

Так время обрело характер движения. Когда мы не заняты делом, время ползет черепашьим шагом, но оно неудержимо мчится, когда мы поглощены любимым занятием. К слову сказать, первобытный человек на основе своих наивных представлений о времени пришел к выводу о неотвратимости смерти. Инстинкт подсказал ему способы борьбы с небытием, и он «перехитрил» время тем, что увековечил прошлое в ритуалах. Отмечая их, торжественно осуществляя обряды, человек убедился в необходимости измерять время. По меткому выражению Аристотеля, прошлое стало объектом памяти, будущее объектом надежд.

Много труда отдано было учеными поискам таинственных биологических часов. Кропотливые и сложные исследования подтвердили, что живые организмы мерят время периодическими процессами — от кратких, в доли секунды, реакций в клетке, до суточных и месячных циклов на уровне организма, который буквально «пронизан» ритмическими процессами.

Как же все-таки мы отмечаем время? В какой-то мере приблизился к ответу наш соотечественник известный ученый-физиолог И. П. Павлов: головной мозг за день получает раздражение, утомляется, затем восстанавливается. Пищеварительный канал периодически то занят пищей, то освобождается от нее. И так как каждое состояние может отражаться на больших полушариях, то вот и основание, чтобы отличить один момент от другого. Действительно, чудо природы — мозг человека — способен отражать события, длящиеся от тысячной доли секунды до десятков лет. И только поражение определенных его областей стирает следы прошлого, дезориентирует в событиях настоящего и лишает нас возможности планировать будущее.

Как же работают наши внутренние часы , хотя бы на протяжении суток? Вот их ход:

1 час ночи . Мы спим уже около трех часов, пройдя через все фазы сна. Около часа ночи наступает легкая фаза сна, мы можем пробудиться. В это время мы особенно чувствительны к боли.

2 часа ночи . Большинство наших органов работают в экономичном режиме. Трудится только печень. Она использует эти спокойные минуты, чтобы интенсивнее переработать необходимые нам вещества. И прежде всего те, которые удаляют из организма все яды. Организм подвергается своего рода «большой стирке». Если вы не спите в это время, не следует пить кофе, чай и особенно спиртное. Лучше всего выпить стакан воды или молока.

3 часа ночи . Тело отдыхает, физически мы полностью истощены. Если вам приходится бодрствовать, постарайтесь не рассеиваться, а сосредоточьтесь полностью над работой, которую необходимо закончить. В это время у нас самое низкое давление, редкий пульс и медленное дыхание.

4 часа ночи . По-прежнему сохраняется низкое давление. Мозг снабжается минимальным количеством крови. В этот час чаще всего умирают люди. Организм работает на малых оборотах, но слух обостряется. Мы пробуждаемся от малейшего шума.

5 часов утра . Мы сменили уже несколько фаз сна: фазу легкого сна и сновидения и фазу глубокого сна без сновидений. Встающий в это время быстро приходит в бодрое состояние.

6 часов утра . Начинает повышаться давление, учащается пульс. Даже если мы хотим спать, наш организм уже пробудился.

7 часов утра . В это время резко возрастает иммунологическая защита организма. Шанс заражения при контакте с вирусами минимальный.

8 часов утра . Мы отдохнули. Печень полностью освободила наш организм от ядовитых веществ. В этот час нельзя принимать алкоголь — на печень обрушится большая нагрузка.

9 часов утра . Повышается психическая активность, уменьшается чувствительность к боли. Сердце работает на полную мощность.

10 часов дня . Наша активность повышается. Мы в лучшей форме. Появилось желание своротить горы. Такой энтузиазм сохранится до обеда. Любая работа по плечу. Не растрачивайте зря это время на пустые разговоры с друзьями за чашкой кофе. Не распыляйте свою работоспособность, потом уже она в таком виде не проявится.

11 часов . Сердце продолжает работать ритмично в гармонии с психической активностью. Большие нагрузки почти не ощущаются.

12 часов . Наступает первый спад активности. Падает физическая и умственная работоспособность. Чувствуется усталость, нужен отдых. В эти часы печень «отдыхает», в кровь поступает немного гликогена.

13 часов . Кривая энергии опускается. Это, пожалуй, самая низкая точка в 24-часовом цикле. Реакции замедляются. Наступает время обеденного перерыва.

14 часов . Усталость проходит. Наступает улучшение. Работоспособность повышается.

15 часов . Обостряются органы чувств, особенно обоняние и вкус. Гурманы в это время предпочитают садиться за стол. Мы входим в рабочую норму.

16 часов . Уровень сахара в крови повышается. Некоторые врачи это состояние называют послеобеденным диабетом. Однако, такое отклонение от нормы не свидетельствует о заболевании.

17 часов . Сохраняется высокая работоспособность. Активно, с удвоенной энергией тренируются спортсмены. Время занятий на свежем воздухе.

18 часов . У людей понижается чувствительность к боли. Усиливается желание больше двигаться. Психическая бодрость постепенно снижается.

Сохранность хода биологических часов — важный элемент долгожительства. Ритмичность — вот что продлевает жизнь. Еще 200 лет назад немецкий врач Хуфелянд, даже не подозревавший о хронобиологии, писал, что главным является не время, когда человек ложится спать, а регулярность, то есть надо постоянно ложиться в один и тот же час. Для современного же человека главное не длительность сна, а его качество — сон должен быть глубоким и спокойным.

Биологические ритмы , как показывают исследования, оказывают существенное влияние на процесс творчества. Так, анализируя музыкальный ритм произведений классиков, ученые пришли к выводу, что музыкальные темы менялись с частотой: у Чайковского — в три секунды, у Бетховена — в пять, у Моцарта — в семь. Если проанализировать взаимосвязь между музыкальным ритмом и памятью на музыку и биологическими ритмами организма, то окажется, что нам нравится и мы легко запоминаем те музыкальные мелодии, ритм которых в наибольшей степени соответствует нашему биологическому ритму. Следовательно, биоритмы являются как бы внутренними камертонами воспринимаемой музыки, и если они совпадают, то человек с удовольствием слушает ее.

В настоящее время на некоторых производствах, особенно при монотонной работе, широко используется музыка. Психологи считают, что это способствует производительности труда и снимает усталость. Музыка дает хороший эффект и при лечении бессонницы и нервно-психических болезней. Знание и учет биологических ритмов важны при организации профилактических и лечебных мероприятий.

УДК 81.00 ББК 81.00

А.А. Артюнина

ВРЕМЯ БИОЛОГИЧЕСКОЕ И ВРЕМЯ СУБЪЕКТИВНОЕ: СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В статье категория времени рассматривается с точки зрения системного анализа, проводится разграничение времени на физическое, биологическое и внутреннее, разделяются понятия объективности времени и субъективного сознания времени, дается описание механизма восприятия времени человеком. Время обладает двойственными характеристиками: с одной стороны, оно переживается, с другой стороны, оно измеряется и количественно оценивается.

Ключевые слова: категория времени; последовательность и длительность времени; опространоствование времени; физическое время; биологическое время; биологические ритмы; объективность времени; субъективное восприятие времени; ощущаемое и воспринимаемое время; внутреннее время; феноменологическое сознание времени

ON COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF BIOLOGICAL AND SUBJECTIVE TIME

The category of time has been for long discussed in physics, biology and philosophy. The author examines the difference between the objective time and the subjective time perception. Time appears double-natured: on the one hand it is experienced and on the other one it can be measured. The phenomenological-structural opposition of time perception has come under scrutiny in the article.

Key words: time category; time sequence and duration; to space the time; physical time; biological time;, biological rhythms; objective character of time; subjective time perception; time sensed and perceived; inner time; phenomenological time consciousness

Определение времени с общефилософской точки зрения. В условиях современности науке нельзя ограничиваться отдельным анализом пространственного аспекта отдельно от временного, они связаны воедино. По словам Тимофеева-Ресовского, в любое определение, которое мы пытаемся сформулировать для понятия системы, должно входить время, история, преемственность, иначе все теряет смысл, и понятия «система» без остатка идентифицируется с понятием «структура»... Так же, как элементарные составные части данной системы являются звеньями именно этой системы и неотделимы с точки зрения этой системы, так и время относится к числу этих неотделимых элементарных, составных частей [Биологическое время, 2009].

В физике время - это условная сравнительная мера движения материи, а также одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел. Значит, то или иное состояние пространственной организации живых систем (в трехмерном пространстве) всегда относится к какому-то определенному моменту (до, после). Развертывание структуры в пространстве неотделимо от развертывания ее во времени, которое для системы становится четвертым измерением. Пространство в естествознании выражает протяженность, порядок и характер размещения материального объекта, их взаимное расположение. Время в естествознании отражает последовательность процессов изменений и длительность существований объекта.

Время - это проявление бытия с точки зрения прошлого, настоящего и будущего и покоящихся на них отношений «раньше», «позже», «одновременно». Время неразрывно связано с изменением. Без изменения, т.е. без процессов нет времени. Но время не тождественно изменению и изменяющемуся. Оно относительно независимо от них в том смысле, что время безразлично к тому, что именно изменяется.

Время представляет собой единство (целостность) прошлого, настоящего и будущего и характеризуется, прежде всего, длением, течением, открытостью. Время длится - это значит, что настоящее существует. Смысл понятий «прошлое», «настоящее», «будущее» содержит два компонента. Один (абстрактный), остающийся жестким, неизменным ядром понятия, является чисто временным, т.е. касается существования. Второй (конкретный) относится к событиям, наполняющим прошлое, настоящее, будущее, т.е. совершающимся процессам. Если происходят изменения конкретного наполнения настоящего, то говорят - время течет. Время течет в будущее, события уходят в прошлое. В отличие от уже осуществившегося прошлого и от наполненного событиями настоящего, будущее не наполнено ими и открыто для созидания. Это свойство времени называется открытостью.

Время вплетено во все сферы бытия, потому определенное истолкование времени входит в разные области духовной культуры: грамматику естественного языка, мифологию, философию, теологию, искусство и литературу, науку, обыденное сознание. Способы его измерения различны: движение небесных тел, психологическое восприятие, смена времен года, биологические ритмы, исторические эпохи, процесс счета, часы. Процедура измерения времени осуществляется за счет мысленной остановки течения времени, необходимой для того, чтобы можно было приложить эталон к измеряемому времени. Этот прием называют опространст-вованием времени, или его геометризацией, если речь шла о физике, где появились высокоабстрактные модели времени, которые далеко отстоят от конкретного бытия как природы, так и человека. В них время репрезентируется множеством моментов, и на это множество наложена определенная система отношений между моментами. Все моменты имеют одинаковый статус существования, т.е. их нельзя характеризовать понятиями «настоящее, прошедшее, будущее». В результате расширяется брешь между физико-математическими моделями времени и времени человеческого существования [Философский словарь, 2001, с. 103].

Проблема «биологического времени». С понятием временной организации тесно связана проблема специфичности течения времени в живых системах, или, как ее называют, проблема биологического времени.

Большинство авторов подчеркивает, что время едино во Вселенной, какого-либо особого (например, биологического времени) нет, правомерно говорить лишь о субъективной оценке времени. Однако существует и противоположная позиция, имеющая немалое число сторонников. Проблема биологического времени была поставлена более 100 лет назад К. Бэром, основоположником эмбриологии [Бэр, 1861]. Научно обоснованная идея о биологическом времени принадлежит В.И.Вернадскому [Вернадский, 1932], который в это понятие включил время, связанное с жизненными явлениями, точнее, с отвечающим живым организмам пространством, обладающим дисимметрией. По Леконте де Нюп, биологическое время нерегулярно, поскольку нерегулярны изменения, лежащие в его основе. Это составляет отличие от физического времени. Ф. Чижек обращает внимание на то, что в разном возрасте нужно неодинаковое количество физического времени для совершения равной физической работы.

Примером отличия физического и биологического времени является календарный и биологический возраст человека. По мнению В.А. Межерина, две формы времени (физическое и биологическое) не тождественны, при сведении биологического времени к физическому утрачивается представление о специфике биологических систем. В современной научной литературе приводится много свидетельств довольно существенной изменчивости масштабов времени в психофизическом восприятии его течения человеком. Особенно это касается стрессовых ситуаций, когда время «сжимается» или «растягивается» [Биологическое время, 2009].

Существование биологического времени признается не всеми. Некоторые ученые, начиная с И.Ньютона и заканчивая С.Хокингом, считают, что время обладает всеми свойствами физического времени:

однонаправленность (необратимость);

одномерность (при наличии начала отсчета любой момент времени может быть задан с помощью только одного числа, а для фиксации любого события требуется один временной параметр);

упорядоченность (моменты времени расположены по отношению друг к другу в линейном порядке);

непрерывность и связанность (время состоит из несчетного множества мгновений, его нельзя разбить на части, чтобы в одной из них не было бы момента времени, бесконечно близкого ко второй части).

Однако исследования Г.Бакмана, Т.А.Детлаф, Г.П.Еремеева, Д.А.Сабинина и многих других говорят о неодинаковости физического и биологического времени.

Биологическое время:

1 .Неравномерно, нерегулярно, так как нерегулярны изменения, лежащие в его основе (физическое и биологическое время неодинаково, так как существует биологический и календарный возраст человека).

2.Масштабы времени в живом отличны от масштабов физического времени (особенно это касается человека в стрессовых ситуациях, когда время сжимается или растягивается).

3.Биологическое время многомасштабно (живые системы противопоставляют себя внешней среде и существуют одновременно и как индивидуально дискретные особи и как единицы более сложных систем).

Временная организация биологических систем представляет собой центральную проблему области биологии, получившей название хронобиологии (от греческих слов хронос - время, биос - жизнь и логос - учение, наука).

Любые изменения в живых системах обнаруживаются только при сравнении состояний системы как минимум в двух временных точках, разделенных большим или меньшим интервалом. Однако их характер может быть различным. О фазовых изменениях в системе говорят в том случае, когда в системе последовательно сметаются стадии какого-либо биологического процесса. Примером может служить смена стадий онтогенеза, т.е. индивидуального развития организма. Изменения такого типа свойственны морфофизиологическим показателям организма после воздействия на него каким-либо фактором. Эти изменения характеризуют как нормальное течение процессов в организме, так и реакцию на воздействия. Имеется особый класс периодических изменений деятельности и поведения живых систем - биологические ритмы. Учение о биологических ритмах (в узком смысле) получило наименование биоритмологии, так как сегодня признается, что биологический ритм - один из наиболее важных инструментов исследования роли фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.

Ритмические изменения - когда воспроизводятся биологические явления или состояния биологических систем через приблизительно равные промежутки времени (цикл). Почему воспроизведение, а не повторение? Каждый новый цикл изменений только подобен предыдущему, его параметры обязательно отличаются от старого цикла. Это делает биологический ритм отличным от механического колебания. В новом цикле воспроизводится общая структура, форма ритма. Этот новый цикл, по форме похожий на старый, по своему содержанию от-

личается от него. Это очень глубокая и важная закономерность позволяет понять, каким образом возникает новое содержание в остающейся прежней структуре и почему необратим процесс развития какой-либо функции, морфологического образования или организма в целом. Образно можно сказать, что биологический ритм в данном случае подразделяет процесс развития на отдельные отрезки (кванты), т.е. делает развитие квантованным, этим достигается единство непрерывности и дискретности. Квантованность изменений, происходящих в живой системе, имеет прямое отношение в проблеме размерности (естественных единиц биологического времени). Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы - от одноклеточных до сложноустроенных многоклеточных организмов растений и животных, в том числе человека, и от молекулярных и субклеточных структур до биосферы. Это свидетельствует о том, что биологическая ритмика - одно из наиболее общих свойств живых систем. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, заключающим в себе принцип отрицательной обратной связи и обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах. Благодаря тому, что процессы в организме испытывают колебания, сохраняется целостность системы при изменении внешних условий, например, артериальное давление у человека ритмично изменяется на протяжении суток, месяца, года. В переживающей структуре нервной ткани наблюдаются ритмы потребления кислорода с периодами 1 -4минуты, 2 часа, 24 часа и 5 суток [Биологическое время, 2009].

Субъективное время. Время принадлежит не только внешнему миру, но и внутреннему миру человека. Человек не только познает время, но и переживает его существование [Философский словарь, 2001, с. 103].

Вопросы соотношения субъективного и объективного времени подробно рассмотрены в трудах выдающихся философов конца XIX-начала XX в. Э.Гуссерля и А.Бергсона. Э.Гуссерль, основатель феноменологической школы, во многих своих трудах подробно исследовал механизм восприятия времени человеком и даже посвятил данной проблеме отдельную книгу «Феноменология внутреннего сознания времени». В этой работе Э.Гуссерль четко отделяет объективное время, измеряемого хронометрами, и имманетного времени протекания сознания. Речь идет не о времени мира, не о существовании длительности вещи, но о «являющемся времени, о длительности как таковой» [Молчанов, 2009, с. 86].

Понятие субъективного сознания времени вводится Э.Гуссерлем в первом издании второго тома «Логических исследований» при попытке освободить переживание от предметной зависимости. Определяя первое понятие сознания как «связку» или «переплетение психических переживаний» [Гуссерль, 2001, с. 396], Э.Гуссерль различает переживание в обычном и феноменологическом смысле. Это различие потребовало следующего, парадигматического для его дальнейших рассуждений различия между восприятием и ощущением, которое

Э.Гуссерль демонстрирует на примере цвета: если воспринимаемый предмет не существует, а является обманом или галлюцинацией, то его воспринимаемая окраска, как его свойство, тоже не существует; но все же существует ощущение цвета. Такой подход затем распространяется на время: Гуссерль различает ощущаемое и воспринимаемое время. Это различие проводится как пример из феноменологии пространства, а затем, по аналогии с ощущаемым цветом, вводится внутреннее время как ощущаемое время: «Если мы называем ощущаемым феноменологическое данное, которое посредством схватывания делает осознанным объективное в живой данности, которое тогда называется объективно воспринятым, то мы так же должны тогда, в том же самом смысле, различать ощущаемое временное и воспринимаемое временное. Последнее означает объективное время. Первое, однако, не есть само объективное время (или место в объективном времени), но феноменологическое данное, посредством эмпирического схватывания которого конституируется отношение к объективному времени. Темпоральные данные, если угодно, темпоральные знаки не суть сами témpora» [Гуссерль, 1994, с. 9]. Временные ощущения суть идеальные ощущения в том смысле, что не соотносятся с какой-либо предметностью и не обязаны с ней соотноситься [Молчанов, 2009, с. 88].

Система воспроизводящих актов воспоминания и имагинации составляет модель феноменологического сознания времени. Проводя различие между актом как содержанием схватывания и схваченным предметом, Э.Гуссерль обнаруживает свойства времени, последовательность и длительность, на обоих уровнях. Решающим является анализ свойств актов, позволяющий в принципе ответить на вопрос, как возможно сознание времени, а не время как объективная величина. Если общераспространенное понятие переживания подразумевает, по Гуссерлю, восприятия, суждения и прочие акты, отнесенные к объектам, то феноменологическое понятие переживания имеет дело с переживанием «во внутреннем смысле»: определенные содержания суть составные части в единстве сознания, в «переживающем» психическом субъекте. Эти части сосуществуют друг с другом, следуют друг за другом, переходят друг в друга; соответственно, они требуют единства и устойчивости. Основой их единства, по существу единства ощущений, устойчивым элементом и посредником между частями имманентного выступает сознание времени. Это сознание, как это ни парадоксально звучит, представляет собой всеохватывающую форму сознания мгновения, т. е. форму переживаний, сосуществующих в некоторой объективной точке времени. Возможно, анализ темпоральности представляет собой наиболее аутентичную часть феноменологии Гуссерля. Эта проблематика рассматривалась им на протяжении нескольких десятилетий и занимает важную позицию в задаче обоснования феноменологического метода в целом [Литвин, 2010, с. 153]

В философииА. Бергсонапервоосновой всего является длительность - чистая нематериальная сущность. Время является одной из форм проявления длительности в нашем представлении. Познание времени доступно лишь интуиции. А.Бергсон подчеркивает: «Ведь наша длительность не является сменяющими друг друга моментами: тогда постоянно существовало бы только настоящее, не было бы ни продолжения прошлого в настоящем, ни эволюции, ни конкретной длительности. Длительность - это непрерывное развитие прошлого, вбирающего в себя будущее и разбухающего по мере движения вперед» [Бергсон, 2007, с. 126].

А.Бергсон, как и Э.Гуссерль, предпосылает введению времени исследование чувств и ощущений. Исходным пунктом этого исследования является различие между качественными и количественными характеристиками и, соответственно, между экстенсивными, непосредственно измеримыми величинами и интенсивными, лишь косвенно измеримыми величинами. Он писал: «Некоторые состояния души представляются нам, верно или нет, самодовлеющими: например, глубокая радость или грусть, осознанные страсти, эстетические эмоции. Чистая интенсивность легче проявляется в этих простых случаях, где, по-видимому, нет никаких экстенсивных элементов» [Молчанов, 2009, с. 91]. Так, радость он связывает с будущим, а печаль с прошлым.

Если Э. Гуссерль обращается сначала к ощущениям, а затем к чувствам при введении времени, освобождая как первые, так и вторые от предметности, то у А.Бергсона иной порядок: сначала речь идет о чувствах как состояниях чистой интенсивности, затем о состояниях, которые сопровождаются «физическими симптомами», и только затем об ощущениях, которые имеют непосредственную связь со своими внешними причинами. Связь состояний и их телесных проявлений указывает на то, каким образом количество попадает в сферу интенсивности. Явлением, которое может непосредственно предстать сознанию в виде количества или величины, А.Бергсон считает мускульное усилие.

Введение подлинного времени осуществляется А.Бергсоном с помощью противопоставления его однородному пространству и посредством апелляции к качественным, интенсивным состояниям. Если материальные предметы являются внешними по отношению друг к другу и к нам, то состояния сознания, утверждает французский философ, характеризуются взаимопроникновением, и в самом простом из них может отразиться вся душа.

Что касается чистой длительности, то в описаниях А.Бергсона она так же предстает, как пространство, но уже не однородное, а живое: «сущность времени состоит в том, что оно проходит, ни одна из его частей не остается на месте, когда появляется другая» [Бергсон, 2007, с. 126].

Таким образом, введение времени у А.Бергсона и Э.Гуссерля происходит через отвлечение от пространственно-ориентированного человеческого бытия, через такие особые состояния и интенсивные чувства, как радость или горе, через ощущения, лишенные предметного смысла.

Подводя итог вышеизложенному, можно констатировать тот факт, что люди издавна измеряли время, а не только переживали его. Измерение - это один из способов получения эмпирического знания, предшественник и необходимый элемент позднейшего научного познания времени. А осуществимость этой процедуры вызывала удивление уже у Августина. Когда измеряется время, нельзя иметь все значения (состояния) часов и измеряемого процесса, их прошлое, настоящее и будущее одновременно и нельзя приложить их друг к другу, как стержень к краю стола. В процедуре измерения всегда имеется только «сейчас», настоящее как объекта измерения, так и измеряющих часов. Да, человечество измеряет время, но время ли оно измеряет, и измеряет ли оно время? Эта двойственность времени, как переживаемого, с одной стороны, и как измеряемого, количественно оцениваемого - с другой, на протяжении всей человеческой культуры стимулировала процесс познания во многих отраслях научного знания.

Библиографический список

1. Ахундов,М.Д. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы [Текст] / М.Д.Ахундов. -М. : Наука, 1982.-223 с.

2. Бергсон,А. Введение к сборнику «Мысль и движущееся» [Текст] / А.Бергсон // Вопросы философии. - 2007. - № 8. - С. 126.

3. Бергсон,А. Непосредственные данные сознания. Время и свобода воли [Текст] / А.Бергсон. - JI. : Изд-во:ЛКИ, 2010. - 226 с.

4. Бергсон,А. Опыт о непосредственных данных сознания [Текст] : в 4 т. - М.: Московский клуб, 1992. - Т. 3.

5. Бергсон,А. Творческая эволюция [Текст] / А.Бергсон. - М.: ТЕРРА - Книжный клуб, 2001. - 384 с.

6. Биологическое время II Философий факультет МГУ. Лекции по курсу «Философия и биология» [Электронный ресурс]. - 2009. - Режим доступа: http: // filosfak.ru / аспирантура / лекции-по-курсу-философии-биологии-т-2 / (дата обращения: 15.11.2011).

7. Бэр, К. Какой взгляд на живую природу правильный? и как применить этот взгляд в энтомологии? [Текст] / К.Бэр // Записки Русского Энтомологического Общества в С.-Петербурге. - 1861. - №1. - С. 1-39.

8. Вернадский, В.И. Проблема времени в современной науке [Текст] / В.И.Вернадский// Известия АН СССР, отделение математических и естественных наук. - 1932. - № 4. - С.511-541.

9. Винограй,Э.Г. Основы философии. Систематический курс [Текст] / Э.Г.Винограй. - Кемерово: КемТИПП, 2001.- 170 с.

10. Гуссерль,Э. Логические исследования. Исследования по феноменологии и теории познания [Текст] : в 4 т. -М. : Дом интеллектуальной книги, 2001. - Т. 3 - 472 с.

11. Гуссерль,Э. Идея феноменологии [Текст] / Г.Гуссерль. - СПб. : Гуманитарная Академия, 2008. - 224 с.

12. Гуссерль,Э. Феноменология внутреннего сознания времени [Текст] : в 2 т. - М. : Гнозис, 1994. - Т. 1. - 162 с.

13. Казарян,В.П. Понятие времени в структуре научного знания [Текст] / В.П.Казарян. - М. : Изд-во МГУ, 1980. - 165 с.

14. Козырев, НА. Избранные труды [Текст] / Н.А.Козырев. - Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1991. - 447 с.

15. Литвин, Т. О влиянии В. Штерна на феноменологию сознания времени Э.Гуссерля [Текст] / Т.Литвин // Логос. - 2010. - № 5. - С. 148-153.

16. Молчанов, В.И. Гуссерль и Бергсон: Введение времени [Текст] / В.И.Молчанов// Логос. - 2009. - № 3. - С. 82-97.

17. Ньютон, И. Математические начала натуральной философии [Текст] / под ред. Л.С.Полака. - М. : Наука, 1989.-688 с.

18. Хокинг, С. Природа пространства и времени [Текст] / С.Хокинг, Р.Пенроуз. - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2000. - 160 с.

19. Философский словарь [Текст] / под ред. И.Т. Фролова. - М. : Республика, 2001. - 719 с.

20. Фромм, Э. Иметь или быть? [Текст] / Э. Фромм. - М. : ACT, 2010. - 320 с.

Марина Чернышева

Sankt-Petersburg State University

M. P.Chernysheva

TEMPORAL STRUCTURE of biosystems and biological TIME

Super Izdatelstvo

Природа Времени – одна из глобальных проблем, к решению которых наука неоднократно возвращалась на протяжении всей истории ее существования. Эволюция представлений о Времени от античности до XX-го века глубоко проанализирована в классическом труде Дж. Уитроу «Естественная философия времени» (1964), в монографиях М. И. Элькина (1985), П. П. Гайденко (2006) и других авторов. Начиная с ХХ века философские аспекты этой проблемы неизменно связаны с естественнонаучными подходами к ее решению (Шредингер, 2002; Чижевский, 1973; Уинфри, 1986; Козырев, 1963, 1985, 1991; Пригожин, 2002; и др.). В работах выдающихся отечественных исследователей находим идеи, давшие начало целым направлениям в науке о времени. Так, И. М. Сеченов положил начало исследованиям по влиянию двигательной активности на субъективное время человека. И.П. Павлов, впервые описавший рефлекс на время, фактически заявил о способности мозга к запоминанию временных интервалов. Н. П. Пэрна (1925), сотрудник кафедры физиологии Петроградского университета, впервые описал ритмы ряда физиологических процессов человека. Д. И. Менделеев, описавший движение цветка вслед за изменением положения солнца, определенно продемонстрировал наличие околосуточного (циркадианного) ритма движений растений, гормональный механизм которого был описан позже (В. Н. Полевой, 1982). В работах А. А. Ухтомского прослеживается мысль о важности временного фактора в работе нервной системы и в, частности, в формировании доминанты (Ухтомский, 1966; Соколова, 2000). Один из гениев русского Ренессанса начала ХХ века, В. И. Вернадский, не только ввел рубрикацию специфического для разных систем времени (геологического, исторического, биологического, социального), но и обосновал представление о биологическом времени как основном и первичном, придав ему «космический статус» по причине способности биосистем к движению и размножению (Вернадский, 1989). Эту же особенность живых организмов подчеркивал Э. Шредингер (2002).

Наряду с мультидисциплинарными подходами к решению проблемы природы Времени (Аксенов, 2000; Вакуленко и др., 2008; Казарян, 2009; Коганов, 2009; Козырев, 1989; Коротаев, Киктенко, 2012; Лебедев, 2004; Левич, 2000, 2002, 2013; Хасанов, 2011; Чураков, 2012; Шихобалов, 2008, и др.), огромный объем исследований, начиная со второй половины ХХ века, посвящен природе биологического времени (Aschoff, 1960; Уинфри, 1990; Питтендрих, 1984; Алпатов, 2000; Романов, 2000; Оловников, 1973, 2009; Скулачев, 1995; Загускин, 2004, 2007, и др.). Достижения физики, химии, математики и биологии предопределили разработку разнообразных новых методов исследования, позволивших открыть белки часовых генов (clock-genes proteins), формирующие механизм околосуточных ритмов для многих функций организма. Важность активности clock-белков и clock-осциллятора для здоровья и адаптации человека к пространственно-временному континууму окружающей среды обусловили соответствующую тематическую направленность большинства работ современных отечественных и зарубежных исследователей. В отечественной биологии и медицине «штурм» клеточно-молекулярных механизмов биологического времени привел к выдающимся открытиям: созданию теломерно-редусомной теории контроля продолжительности жизни (Оловников, 1973, 2009) и представления о роли митохондрий в процессах старения (Скулачев, 1995), а также к развитию геронтологических аспектов роли гормонов эпифиза и тимуса (Анисимов, 2010; Хавинсон и др., 2011; Кветной и др., 2011). В работах зарубежных исследователей выявлены функции отдельных clock-белков, условия формирования clock-осциллятора и ритмов с разными темпоральными параметрами (см. Golombek et al., 2014), а также развиты представления о системах синхронизации clock-осцилляторов разных структурных уровней организма. Растущее понимание специфики клеточных, тканевых, органных и системных генераторов временных процессов определяют начинающийся возврат зарубежных авторов к «системному мышлению» в аспекте проблемы Времени (Blum et al., 2012; Mohawk et al., 2012). Заметим, что у отечественных исследователей системный подход в изучении этой проблемы всегда оставался в поле внимания (Черниговский, 1985; Баранникова и др., 2003; Кулаев, 2006; Январева и др., 2005; Журавлев, Сафонова, 2012, и др.). Наряду с очевидными успехами в изучении чувствительных к «ходу времени» (термин Н.А. Козырева) биологических объектов, остаются мало разработанными вопросы о временной структуре живых организмов, взаимосвязи клеточно-молекулярных и системных таймеров, сенсорах Времени и пока открыт вопрос о природе Времени. По мнению автора, обширный круг исследований биосистем, выполненных к настоящему времени в мире, позволяет предложить определенные решения по перечисленным вопросам.

«Понять “природу” времени, – значит указать его природный референт, т. е. процесс, явление, “носитель” в материальном мире, свойства которого могли бы быть отождествлены или корреспондированы со свойствами, приписываемыми феномену времени».

А.П. Левич, 2000.

Вынесенное в эпиграф высказывание Александра Петровича Левича представляется совершенно справедливым в свете представлений Г. Лейбница и Н.А. Козырева об энергетической природе времени и его «активных свойствах». Действительно, по аналогии с историей открытия электрона по иммерсионному следу в камере Вильсона, биологические процессы, обладающие рядом темпоральных параметров и потому являющиеся по сути временными процессами, вполне могут быть «референтами» времени и отражать его воздействие. Для понимания «природы» времени в биосистемах важен анализ факторов, определяющих специфику живых организмов по сравнению с косными системами

Феномен жизни и отличия живого организма от косных систем, во все времена привлекали внимание философов и представителей естественных наук (Аристотель, 1937; Страхов, 2008; Вернадский, 1989; Ухтомский, 1966; Шредингер, 2002, и многие другие). Очевидно, что общность базисных законов природы не исключает особенностей их проявления в условиях специфики биосистемы, косной природной или искусственной систем. К их числу, в первую очередь, следует отнести законы термодинамики, определяющие для любой системы возможность и длительность работы, а также время существования (продолжительность жизни). Признавая справедливость законов термодинамики для всех объектов Вселенной, многие исследователи отмечают специфику проявлений второго начала термодинамики для живых организмов (Шредингер, 2002; Пригожин, 2002, и др.). Среди таковых, прежде всего, отмечается невозможность «тепловой смерти» для живых организмов вследствие стремления биосистем к стабилизации уровня энтропии (Вернадский, 1989; Пригожин, 2002; Пригожин, Стенгерс, 2000, и др.).

В основе жизнедеятельности биосистем лежат разнообразные процессы, использующие химическую, механическую, электрическую, световую и другие виды энергии. Как известно, при реализации различных функций (работы) в любой системе происходит частичное преобразование той или иной энергии в тепловую, которая может быть утрачена через теплорассеивание в окружающую среду или частично задержана, определяя уровень хаоса (энтропии) в структурах организма. Для живых организмов справедливы и другие известные определения энтропии: как меры степени неструктурированности потоков энергии и меры термодинамической возможности определенного состояния или процесса. Множественность возможных определений энтропии для биосистемы подчеркивает и разнообразие путей ее регуляции.

На возможность возникновения для сложной системы внутреннего времени обращал внимание и И.Р. Пригожин: в случае самоорганизации каждая такая система координирует свой внутренние процессы в соответствии с собственным временем. Пригожин назвал это релятивизмом системного времени и отмечал, что, как только формируется диссипативная структура, однородность пространства и времени нарушается. Более того, он считал, что живые системы наделены способностью ощущать направление времени. Эту направленность времени отмечает также психология. Мы помним прошлое, но не помним будущего!

Биологические пространство и время характеризуют особенности пространственно - временных параметров организации материи: биологического бытия человеческого индивидуума, смену видов растительности и животных, фазы их развития. Еще Аристотель различал две сущности времени: одну - как параметр, фиксирующий различные состояния движения тел, и другую - как рождение и гибель, т.е. как характеристику возраста системы и, следовательно, направленности его от прошлого к будущему.

Наряду с линейным восприятием времени у человека возникает психологическое ощущение хода времени, обусловленное в том числе его внутренней организацией. Такое представление называют биологическим временем, или биологическими часами. Биологические часы отражают ритмический характер процессов в живом организме в виде его реакции на ритмы природы и в целом всей Вселенной. Появление биологического времени, своего для каждой живой системы, обусловлено синхронизацией биохимических процессов в организме.

Поскольку живой организм является иерархической системой, то он должен соразмерять ее функционирование с синхронизацией всех подуровней и подсистем не только во времени, но и в биологическом пространстве. Такая синхронизация связана с наличием биоритмов в системе. Чем сложнее система, тем больше у нее биоритмов. Американский кибернетик Н. Виннер (1894-1964) считал, что «именно ритмы головного мозга объясняют нашу способность чувствовать время».

Большинство физиологических процессов роста, развития, движения и обмена веществ в клетках подвержено ритмическим изменениям, обусловленным суточным (циркадным) ритмом внешней среды. Так, у растений хорошо известны ритмические циклы закрытия цветков и опускания листьев в ночное время и раскрытия их в дневное время. Однако это не всегда связано только с внешним воздействием света. Российский биофизик С.Э. Шноль приводит любопытный пример с фасолью Мэрана, листья которой опускались и поднимались вечером и утром, даже если она находилась в полностью темной комнате. Листья как бы «чувствовали» время и определяли его своими внутренними физиологическими часами. Обычно растения определяют длительность дня по переходу пигмента фитохрома из одной формы в другую при изменении спектрального состава солнечного света. «Закатное» солнце «красное» из-за того, что длинноволновый красный свет рассеивается меньше, чем синий. В этом закатном или сумеречном свете много красного и инфракрасного излучений, и растения (а может быть, и животные) это чувствуют.

Человек, изучающий мир, сам является структурой, изменяющейся во времени, и для него представления о прошлом и будущем существенно разные. В прошлом время выступает как обобщенная координата, а в будущем оно обладает свойствами, зависящими от того, как мы и другие объекты ведем себя в настоящем. Если прошлое определено, то будущее сложных систем известно не полностью. Как сказал социолог И.В. Бестужев-Лада, «прошлое можно знать, но нельзя изменить, а будущее можно изменить, но нельзя знать». Чем сложнее структура, тем большее число возможных состояний она может принимать в будущие моменты времени. В этом неоднозначность времени. Кроме того, время для индивидуальной особи, для ее вида, рода, класса и т.д. различно (масштаб времени). Для человека оно меньше, для человечества - больше. «Чувство времени» для живого организма всегда субъективно: быстро, когда человек увлечен, медленно - в безделье.

Эти различные формы времени и его воздействия на особенности жизни и поведения человека должны проявляться в его облике и остальных его свойствах и качествах. Во многих психологических исследованиях однозначно было показано, что в зависимости от функционального состояния человека его собственное субъективное время течет по разному. Известный летчик-испытатель М.Галлай описывает случай исследования явления флаттера во время полета самолета. Летчик оценил продолжительность своих действий до разрушения самолета и катапультирования в 50-55с. Однако когда был расшифрован «черный ящик», оказалось, что прошло всего 7 секунд, т.е. для самого пилота время замедлилось в 7 раз! Отметим, что для отдельного человека время выступает не в качестве независимой объективной переменной (астрономическое время), а наоборот, в роли параметра, зависимого от состояния человека. Человеку трудно воспринимать (и ощущать!) время как таковое (в некотором смысле оно для него абстрактное понятие). Для живых организмов течение абсолютного времени лишено реальности. Мы воспринимаем не время, а происходящие в течение его процессы и изменения, в том числе оцениваем и последовательность событий.

Эталоном времени для человека часто служит его собственное внутреннее время. Собственное время ощущают, например, буддийские монахи, длительно пребывающие в темных пещерах, в одиночестве, без астрономических и обычных земных датчиков времени. Исследования психологов показывают, что в таких случаях люди начинают жить именно в своем времени, и если бы это продолжалось достаточно долго, они могли бы создать свою собственную историческую хронологию.

Исследование и моделирование физиологического времени должно быть, вероятно, связано со становлением новой событийно ориентированной биоритмологии, где учитываются физиологическая сущность того, что является событием для живого организма, и его собственные ритмические закономерности. Наш физиологический возраст не зависит от того, сколько восходов и заходов Солнца мы видели на протяжении своей жизни. Интенсивность жизненных процессов связана с внутренним временем, биологическими часами. Ими управляются также такие процессы, как объем клеточного ядра, частота делений клеток, интенсивность фотосинтеза и клеточного дыхания, активность биохимических процессов и т.д. Предполагается, что это биологическое время может течь по-разному, неравномерно, если его сравнивать с физическим (астрономическим) временем. Однако заметим, что до настоящего времени экспериментально такая неравномерность времени в целом во Вселенной не обнаружена.

Синхронизированный общий биоритм организма может не совпадать с ритмом астрономического времени. В молодом возрасте у организма циклы чаще, и психологически кажется, что астрономическое время тянется медленнее, а в старости биологическое время идет медленнее и поэтому кажется, что астрономическое время идет быстрее. Теперь понятно, почему время для ребенка и старого человека течет по разному. У первого оно медленнее, у второго - быстрее. Ощущение человеком времени связано с эмоциональной окраской событий, в нем происходящих. Поэтому-тов детстве, когда эмоции сильнее, события кажутся более длительными. Боль удлиняет время, счастье - укорачивает («счастливые часов не наблюдают»). Возникает некий конфликт между физическим и биологическим временем. Говорят же, что женщине столько лет, на сколько она выглядит; а для здорового человека не важно, сколько ему лет, важно - как и на сколько лет он себя чувствует. Все - индивидуально!

В целом здоровье организма определяется состоянием и количеством его элементарных «атомов» - клеток. Скорость эволюции клеток, их рост и отмирание будут определять время жизни организма. В молодости скорость возобновления клеток высокая; в старости она замедляется, производная по времени от числа новых клеток меньше нуля, как говорят физики. Жизнь характеризуется интенсивностью обновления клеток, а при старении замедляется биологическое время, запрограммированное самой эволюцией жизни. Продолжительность жизни клеток определяется числом их делений, специфичным для каждого вида. Для живых организмов имеются экспериментальные подтверждения, что скорость деления клетки, задаваемая биоритмами, вначале растет, по мере развития организма достигает максимального значения и затем уменьшается, вплоть до нуля при естественной смерти организма. Клетки и органы ведут отсчет времени, согласуясь с программой, заложенной в геноме.

И «если жизнь прошла интенсивно, то она кажется полезной и интересной» (российский биолог И. И. Мечников (1845-1916)). Подобную мысль высказывал французский писатель и философ А. Камю (1913-1966): «Годы в молодости стремительно бегут, потому что они полны событий, а в старости тянутся медленно из-за того, что эти события предопределены». Видимо, это позволило Л. Ландау обоснованно перед смертью сказать: «Кажется, я неплохо прожил жизнь». А для автора всегда программным был девиз: «Только интенсивный обмен энергией с окружающей средой позволяет мне оставаться творческой личностью». Российский биолог И. И.Аршавский отмечал, что чем активней и с большими энергозатратами живет организм, тем больше длительность его жизни.

Заметим также, что случайные процессы, роль которых в квантовой статистике и биологии велика, могут полностью реализовываться лишь в бесконечно большом времени, а само время ограничено существованием мира.

Устройства биологических часов столь же различны, как устройства секундомера и солнечных часов. Некоторые из них точны и стабильны, другие не очень надёжны, одни управляются планетарными циклами, другие - молекулярными...

Механизм измерения времени замыкается через цепь: кора - стриатум - толамус - кора... впрыскивание дофамина играет важную роль в кодировании временного интервала... Марихуана снижает уровень дофамина и тем самым замедляет время. Такие наркотики, как кокаин и метамфетамин, повышают уровень дофамина и ускоряют ход часов, измеряющих длительность интервала. Адреналин и другие стрессовые гормоны действуют так же, и поэтому в неблагоприятной ситуации секунда может показаться часом. В состоянии глубокой сосредоточенности или сильного эмоционального возбуждения система может быть полностью заблокирована и тогда кажется, что время остановилось или даже не существует вовсе. Таймер способен работать в подсознании или подчиняться сознательному управлению... Точность таймера интервалов от 5 до 60%.

К счастью, есть более точные часы - циркадные (от лат. circa - вокруг и diem - день). Они заставаляют нас подчиняться циклам смены дня и ночи, вызванным вращением Земли... Температура тела регулярно повышается к вечеру и падает за несколько часов до утреннего пробуждения. Кровяное давление начинает расти между 6 и 7 часами. По утрам секреция стрессового гармона картизона в 10-20 раз выше, чем ночью. Призывы к мочеиспусканию и работа кишечника обычно подавляются ночью и возобновляются утром... Суточные циклы сохраняются в каждой клетке нашего тела... Изменения цикла составляют не более 1%. Для установления суточного цикла свет не нужен, однако он необходим для синхронизации этих запрограммированных часов с естественным суточным циклом.

Два кластера по 10000 нервных клеток, расположенных в гипоталамусе, являются местом расположения часов... эти центры называются супрахиазматическим ядром (СХЯ). Джозеф Такахаши из Северо-Западного университета... считает, что в наших органах есть осцилляторы, функционирующие независимо от осцилляторов в нашем мозгу... Приспособление суточных ритмов к внезапному изменению часового пояса может потребовать нескольких дней или даже недель... "Совы"... Даже если они могут отсыпаться днем, их глубинными ритмами продолжают управлять СХЯ, и поэтому эти ритмы "спят" ночью... можно произвольно наладить свой сон, но нереально самим установить время изменения уровня мелатонина и картизона.

Несоответствие режима дня его продолжительности может стать причиной сезонного эмоционального расстройства. В США с октября по март у каждого двадцатого это заболевание вызывает апатию, усталость, увеличение веса, раздражительность... Все наши беды происходят оттого, что мы не ложимся спать с наступлением темноты и не встаем с восходом солнца... Если сезонные ритмы столь сильно проявляются у животных и если у людей есть необходимые органы для их выражения, то почему мы их потеряли? Майкл Менакер полагает, что у нас их и вовсе не было "ведь мы жили в тропиках, а на поведение многих тропических животных смена времен года почти не влияет. Они в них не нуждаются, поскольку сами сезоны почти неотличимы"... Причина, определяющая продолжительность менструального цикла, неизвестна. То, что она соответствует продолжительности лунного цикла, лишь совпадение.

Естественная продолжительность жизни не может быть связана только с генетикой вида... Высокая скорость метаболизма может укоротить жизнь, при этом не обязательно, что крупные животные с медленным метаболизмом переживут мелких... В качестве хронометра, отмечающего конец жизни рассмотрим... митотические часы. Они следят за митозом - процессом, в котором одна клетка делится на две... Клетки, выращиваемые в культуре, подвергаются от 60 до 100 митотическим делениям, после чего процесс останавливается... В 1997 г. Седайви заявил, что смог заставить человеческие фибропласты совершить от 20 до 30 лишних циклов деления за счет мутации единственного гена. Этот ген (р21) кодирует синтез белка, реагирующего на измеения структур, называемых теломерами, которые закрывают концы хромосом. При каждом делении от теломеров отщепляются и теряются фрагменты. Биологи полагают, что клетки стареют, когда теломеры становятся меньше определенной длины... Клетки, способные игнорировать короткие теломеры становятся раковыми. Задача р21 и теломеров - заставить клетки прекратить деление, прежде чем они станут злокачественными. В действительности старение клеток может продлевать жизнь, а не вести к концу. В настоящее время связь между укорочением теломеров и старением нельзя считать доказанной. Для большинства клеток нет необходимости делиться. Белые кровяные тельца, борющиеся с инфекциями и предшественники спермы - исключение. Многие старые люди умирают от простых болезней. Дряхление... может быть связано со старением имунной системы... Потеря теломеров - лишь одно из многих повреждений, получаемых клетками при делении... Клетки, претерпевшие многократное деление, содержат больше генетических ошибок, чем молодые... Так что не удивительно, что организм ставит предел митозу. И попытки обмануть процесс старения клеток, вероятно, не приведут к бессмертию.