Скосарь Вячеслав Юрьевич : другие произведения.

КАТАСТРОФЫ И ИЗМЕНЕНИЯ ХОДА ВРЕМЕНИ

В.Ю.Скосарь, г. Днепропетровск

Выражаю благодарность Сергею Назарко за предоставленные материалы.

Введение

Настоящая статья написана в духе философии катастроф и предлагает обнаружить в указанных явлениях возможное изменение хода времени. Такой подход не является научно строгим, однако он позволяет увидеть во множестве разнородных событий немаловажную общую деталь. Начнем с определений.

Катастрофа - событие с несчастными, трагическими последствиями [1].

Катастрофами называются скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий [2].

Мы видим два совершенно отличающихся определения катастрофы, отражающих две различные стороны этого обширного понятия. На первый взгляд, речь идет о разных явлениях. С одной стороны, перед нами значимое событие, имеющее прямое отношение к вопросам безопасности, с другой стороны, говорится о некотором фундаментальном свойстве различных систем скачкообразно откликаться на малые внешние воздействия, причем делать это внезапно. Далеко не все катастрофические события одновременно удовлетворяют обоим определениям. И все же мы относим их к катастрофам. В настоящей работе будет рассмотрено несколько примеров катастроф в том или ином понимании этого явления и отмечен сопутствующий им феномен изменения хода времени. В абстрактном смысле можно утверждать, что любая катастрофа сопровождается изменением хода времени. Если речь идет о трагических событиях, то интенсивные эмоциональные переживания врываются в размеренный строй нашей жизни, ускоряются (или замедляются) наши душевные процессы, в короткий срок совершается множество всевозможных действий, которые в обыденных ситуациях не делаются или делаются за более длинный промежуток времени. Интенсификация внешней и внутренней, душевной деятельности человека может рассматриваться как ускорение хода времени наших биологических и психологических часов. Согласно второму определению, при катастрофах налицо несоизмеримость малого внешнего воздействия (особенно - бесконечно малого) с величиной скачкообразного отклика системы, и можно считать эту несоизмеримость ускорением хода времени местного часового механизма, связанного с изучаемой системой, по сравнению с медленным, плавным ходом времени во внешнем мире. Например, физические явления вблизи черных дыр, в том числе катастрофические, связаны с изменением хода времени, согласно уравнениям общей теории относительности. Если же речь идет о взрыве сверхновой звезды или о нарушениях равновесия в состоянии Солнца, связанных с его эволюцией, то наблюдается резкая интенсификация (либо прекращение) термоядерных процессов, а также процессов излучения энергии. Термоядерные часы такой звезды ускоряют (либо замедляют) свой ход по сравнению со скоростью остальных процессов. Если же мы рассматриваем фазовые переходы в кристаллах, то определенные колебания кристаллической решетки, называемые мягкими модами, затормаживаются, в результате чего соответствующий им микроскопический маятник кристалла замедляет свой ход. Можно привести совершенно абстрактные примеры изменения хода времени, связанные с выбором специально подобранной технологии мышления, приводящей к парадоксу, или интеллектуальной катастрофе. Например, апории Зенона. Возможно, именно это свойство катастроф - изменение хода времени - объединяет, казалось бы, различные, даже разнородные события в одно понятие. Здесь мы рассмотрим катастрофы и явления изменения временного хода, которые либо физически достоверно определяются, либо таковыми нам представляются в силу психических или иных причин.

1. Апории Зенона

Апории Зенона - это интеллектуальная катастрофа, порожденная последовательным применением учения Парменида к реальной задаче движения физических тел. Древнегреческий философ Парменид (ок. 540-470 гг. до н.э.) является создателем довольно странного по современным меркам учения о Неизменном Бытии, отрицающего реальность какого либо движения. Свои выводы философ делал, основываясь лишь на рациональном мышлении, не доверяя чувственному восприятию мира. По крайней мере, так думал сам Парменид. Но такой рациональный подход не мог не привести к парадоксам. Ученик Парменида древнегреческий философ Зенон Элейский (510-430 гг. до н.э.) развил взгляды своего учителя. Этот философ прославился своими апориями, символизирующими затруднения, тупики познания [3].

Одна из наиболее известнейших апорий Зенона Ахиллес формулируется следующим образом: самый быстрый из людей Ахиллес не сможет перегнать самую медленную черепаху, если она вышла в путь раньше его. Ибо, прежде чем Ахиллес настигнет места, где находится черепаха, она уже пройдет какое-то расстояние. Прежде чем он снова настигнет нового ее места, она опять сдвинется. И так далее, до бесконечности. Таким образом, Ахиллес должен пройти бесконечное число пространственных отрезков, что невозможно за конечное время. Значит, он ее не настигнет, а тем более не перегонит.

Очевидно, как указывал уже Аристотель, что Зенон смешивает бесконечно делимое с бесконечно большим [3]. Зенон в своих рассуждениях создал мысленную катастрофу бесконечно большого числа маленьких шажков, на которые распадается конечный путь Ахиллеса. Движение Ахиллеса приобретает некую вымышленную особенность, реально не существующую, которая не позволяет ему догнать медлительное пресмыкающееся, и которая воображается им во времени как расходящийся предел. Между тем последовательность временных промежутков, за которые Ахиллес совершает свои все уменьшающиеся шажки, является сходящейся, с конечным пределом. Другое дело, что в каждую следующую единицу времени Ахиллес совершает все больше и больше мелких шажков, в результате чего условное Ахиллесово время, единица которого равна продолжительности очередного шажка, постепенно замедляется. Бессознательно Зенон словно бы входил в систему отсчета Ахиллеса, замедляя свое психологическое время синхронно с условным Ахиллесовым временем, и тогда по часам Зенона весь процесс растягивался до бесконечности. В рамках технологии мышления Зенона немощный Ахиллес бесконечно приближался к черепахе, застывая вместе с ней вблизи предела сходимости. (Нечто подобное, но, в отличие от этого примера, вполне реальное мы продемонстрируем ниже, рассматривая замедление времени в поле тяготения черной дыры.)

Несмотря на абсурдность этой апории (как и всех остальных), она сыграла важную роль в развитии философского и математического мышления, стимулируя разработку таких понятий и проблем, как непрерывность и дискретность, актуальная и потенциальная бесконечность, счетные и несчетные множества и др.

2. Черная дыра и замедление времени в поле тяготения

Замедление времени в поле тяготения - это один из эффектов общей теории относительности и, пожалуй, единственный взятый нами пример физически достоверного изменения хода времени. Это явление наблюдается в сильном поле тяготения вблизи массивных звездных объектов и может быть измерено по гравитационному красному смещению спектральных линий. Например, оно наблюдается в спектрах плотных звезд - белых карликов [4]. Чем сильнее поле тяготения, в котором происходит то или иное событие, вернее, чем больше его потенциал превышает потенциал поля тяготения, в котором находимся мы, тем медленнее протекает это событие по нашим часам. (Во избежание путаницы напомним, что гравитационный потенциал массивного объекта вблизи него есть величина отрицательная, а вдали от него стремится к нулю. Поэтому, говоря о сильном поле тяготения и большем гравитационном потенциале, мы подразумеваем потенциал, больший по модулю.)

Само по себе замедление хода времени в поле тяготения не является катастрофой. По мере приближения физической системы к массивному объекту будет происходить лишь плавное увеличение гравитационного потенциала и замедление хода времени в этой системе. Для наблюдателя, связанного с такой системой, все внешние события, происходящие вдали от массивного объекта, объективно ускоряют свой ход по мере его приближения к объекту. Иначе обстоит дело, если система приближается к черной дыре. Здесь она может достичь так называемой сферы Шварцшильда (горизонта черной дыры), определяемой гравитационным радиусом Rg, когда силы тяготения приобретают бесконечную величину, система ни полностью, ни частями уже не может вырваться наружу, ее местное время останавливается, сигнал от системы не поступает, и мы утрачиваем с ней связь. Вот почему сферу Шварцшильда еще называют горизонтом событий. Интересно отметить одну особенность развития этой драмы. Для наблюдателя, находящегося на падающей в черную дыру физической системе, скорость этого падения возрастает и он за конечное (местное) время достигает горизонта черной дыры, а затем перейдет его и достигнет центра дыры. Для нас же, расположившихся вдали от черной дыры, приближение несчастного наблюдателя к горизонту событий происходит с замедлением по асимптотическому закону, т.е. его скорость в пределе стремится к нулю, а время падения на сферу Шварцшильда растягивается до бесконечности. Таким образом, мы не увидим ни того, как он достиг горизонта событий, ни тем более как преодолел его, но зато увидим, как он быстро приблизился к нему. Точно такая же закономерность, как и в случае падающего в черную дыру наблюдателя, проявляется при гравитационном коллапсе массивного объекта, который сам неограниченно сжимается в черную дыру. Сжатие его периферических частей до размеров сферы Шварцшильда происходит неограниченно долго по часам отдаленного наблюдателя, зато очень быстро - до размеров вплотную близких к ней. Для нас с вами, как отдаленных наблюдателей, гравитационный коллапс или падение физической системы в черную дыру объективно воспринимается как довольно быстрое возникновение застывшего тела (застывшего вблизи сферы Шварцшильда), которое не посылает никаких внешних сигналов и взаимодействует с миром только своим статическим гравитационным полем [5].

В рамках релятивистской теории поля мы обнаружим катастрофу вот в каком смысле. Мы говорили о падении в черную дыру, как о единственно возможном событии. Но далеко не всегда пролетающие вблизи черной дыры физические системы становятся ее жертвами. Гравитационный захват системы происходит лишь при соблюдении некоторых условий. Если бы речь шла не о черной дыре, а о рядовой звезде или планете, то ньютоновская механика однозначно запретила бы нам гравитационный захват звездой (планетой), кроме случая прямого попадания физической системы в звезду (планету). Но поскольку мы имеем дело с мощным гравитационным полем черной дыры, то релятивистские эффекты искривления пространства-времени меняют ситуацию - появляется возможность гравитационного захвата. Рассмотрим простейший случай невращающейся черной дыры. Если траектория физической системы, движущейся издали со скоростью гораздо меньше световой, подходит близко к орбите с радиусом равным 2Rg (два гравитационных радиуса), то такая физическая система близка к захвату, она совершит множество оборотов вокруг черной дыры, пока не вырвется от нее. Если же система вплотную подойдет к обозначенной орбите, то произойдет захват, и система окажется на этой орбите и никогда не вырвется. А если система подлетит ближе к черной дыре, чем два гравитационных радиуса, то она упадет в дыру. Таким образом, орбита радиусом равным 2Rg является тем краем бездны, вблизи которого происходит катастрофа - малейшее изменение траектории скачкообразно приводит к трем вариантам событий: отрыв от черной дыры, гравитационный захват, падение в черную дыру. Для фотонов, движущихся со скоростью света, такой орбитой служит окружность 1,5Rg. Только движение частиц света по этой окружности неустойчиво: малейшее возмущение орбиты приводит либо к отрыву от дыры либо к падению в черную дыру [4].

Обратимся еще раз к явлению падения в черную дыру. Если не считать гибели падающего наблюдателя, которого (вместе с его физической системой) мощные приливные гравитационные силы разорвут раньше, чем он приблизится к горизонту событий и увидит скачкообразные изменения свойств окружающего мира, в том числе бесконечное ускорение хода отдаленных от черной дыры событий, то в чем же тогда состоит катастрофа для нас с вами, как отдаленных зрителей? Ведь немногим ранее мы рассказали лишь о постепенном, асимптотическом приближении к горизонту черной дыры и постепенном замедлении времени в падающей системе. Более того, даже на самой сфере Шварцшильда настоящей особенности пространственно-временной метрики нет [5], а значит, строго говоря, нельзя говорить о катастрофе. На самом же деле, это лишь одна сторона описываемого сложного феномена. Физические процессы вблизи черной дыры многостороннее и богаче, и не исчерпываются одной лишь релятивистской теорией поля. Квантовая теория и теория элементарных частиц говорят нам, что в непосредственной близости от горизонта черной дыры происходят удивительные катастрофы - физический вакуум под действием мощного тяготения становится неустойчивым и порождает пары различных частиц и античастиц, в основном фотоны и нейтрино. Это явление приходится лишь слабым отголоском более грандиозных катастроф, происходивших на ранних стадиях развития Вселенной, когда впервые возникло вещество и излучение [4].

Таким образом, физические процессы вблизи черной дыры можно рассматривать как пример катастроф, которым сопутствует изменение хода физического времени. Более того, релятивистское искривление пространственно-временной метрики причинно связано с этими катастрофами.

3. Эволюция Солнца. Взрыв сверхновой звезды

По современным представлениям, Солнце является звездой 2-го или даже 3-го поколения, образовавшись из вещества, выброшенного звездами более ранних поколений. Самые первые звезды 1-го поколения сформировались из вещества, содержащего 70% водорода, 30% гелия и ничтожную примесь дейтерия и лития. В ходе эволюции этих звезд Вселенная обогатилась тяжелыми химическими элементами, выброшенными первыми звездами при истечении вещества или при взрывах. Звезды последующих поколений, в том числе Солнце, образовались уже из вещества, обогащенного тяжелыми элементами. Считается, что общий ход эволюционного развития звезды зависит в первую очередь от массы и от исходного химического состава. Поэтому приведенные выше данные весьма важны. Возраст нашего Солнца оценивается в 5 млрд. лет. И еще порядка 5 млрд. лет Солнце будет гореть в таком же стабильном режиме за счет термоядерного горения водорода и образования гелия. После этого начнут происходить значительные изменения, связанные с переходом Солнца на режим термоядерного горения гелия и образования углерода и кислорода. Если суммарное время стабильного горения Солнца оценивается в 10 млрд. лет, то режим горения его за счет гелия будет продолжаться менее 1 млрд. лет, остальные термоядерные реакции горения могут длиться еще меньше - менее 0,1 млрд. лет. Причем все последующие (после водорода) стадии горения будут менее устойчивыми. Даже теоретически точно неизвестно, чем закончится эволюция Солнца: прохождением стадии красного гиганта с последующим образованием белого карлика или же оно сразу станет белым карликом, хотя первое более вероятно. Длительность существования звезд, в том числе Солнца, на стадии белого карлика оценивается в 1 млрд. лет [4].

Мы рассмотрим лишь наиболее вероятный сценарий конечных стадий эволюции Солнца до момента образования белого карлика. В настоящее время на Солнце происходят термоядерные реакции горения водорода. Радиус Солнца равен 696 тыс. км, температура в его центре составляет порядка 16 млн. К, а на поверхности - 5780 К. По мере выгорания водорода давление в центре Солнца начнет возрастать, возрастет температура ядра и общая светимость звезды. Процессы энерговыделения станут интенсивнее и переместятся от центра к периферии ядра. Ядро Солнца начнет сжиматься, а оболочка расширяться, разбухая до колоссальных размеров. Это диктуется условиями термоядерного горения, теплопереноса и гидростатического равновесия вещества (плазмы). Для Солнца такой ход событий произойдет, когда масса гелиевого ядра достигнет 40% массы Солнца. Итак, гелиевое ядро разогреется до более высоких температур (порядка 40 млн. К), чем температура ядра на устойчивой стадии горения водорода, а эффективная температура звезды, за счет ее огромных размеров, наоборот снизится (примерно до 3000-4000 К). Солнце станет красным гигантом. Радиус красного гиганта будет примерно в 20 раз больше радиуса современного Солнца, а светимость - в 200 раз больше. Когда содержание водорода в ядре уменьшится до 1%,

Рис. 1 Солнце (взято из http://www.astronet.ru)

дальнейшее поведение звезды будет зависеть от ее массы, и здесь возможна следующая альтернатива. Если масса звезды превышает массу Солнца, то считается, что расширение оболочки красного гиганта сменится общим сжатием звезды, которое приведет к термоядерному загоранию водорода в слое, прилегающем к гелиевому ядру (возникновению слоевого источника энерговыделения). Для звезд с массой, равной массе Солнца, и звезд меньшей массы область энерговыделения не так сильно сконцентрирована к центру, поэтому стадия общего сжатия не наступит. (Поскольку критическая масса, определяющая данную альтернативу эволюции, равна массе Солнца, то можно ли говорить уверенно, что ожидает само Солнце: пройдет ли оно стадию общего сжатия или нет?) Общее время описанной выше перестройки звезды на два порядка величины меньше времени выгорания водорода в ядре [4, 6].

Т.е. после 10 млрд. лет устойчивого стабильного термоядерного горения водорода наступят резкие изменения и интенсификация физических процессов на Солнце, в том числе разогрев ядра, которые продлятся всего порядка 0,1 млрд. лет и приведут его на стадию термоядерного горения гелия.

Термоядерное возгорание гелия начнется при температурах ядра звезды свыше 150 млн. К. Для Солнца это возгорание будет иметь характер теплового взрыва с быстрым расширением ядра. Произойдет гелиевая вспышка, и Солнце из красного гиганта на короткий срок станет красным сверхгигантом. Такая вспышка, вероятно, будет сопровождаться выбросом звездного вещества. (Если бы у Солнца была масса более, чем в 2,5 раза больше, то возгорание гелия произошло бы без вспышки, с плавным расширением ядра.) Гелиевая вспышка и быстрое расширение ядра приведут к снижению температуры в области слоевого водородного источника энерговыделения. В результате светимость Солнца после гелиевой вспышки упадет. Оболочка звезды сожмется, и Солнце перестанет быть красным сверхгигантом, вернувшись к состоянию красного гиганта. Стадия термоядерного горения гелия продлится на Солнце порядка 1 млрд. лет, поскольку энергоемкость гелиевого топлива меньше, чем водородного. В тоже время, гелий горит при более высоких температурах, чем водород. Поэтому температура в центре Солнца составит порядка 200 млн. К, что на порядок больше, чем при водородной стадии горения; зато оболочка звезды будет относительно холодной (3000-5000 К), и Солнце будет представлять из себя красный гигант [4].

По мере выгорания гелия снова начнется сжатие ядра и расширение оболочки. Солнце снова станет красным сверхгигантом с углеродно-кислородным ядром и слоевым источником энерговыделения. Доминировать в энерговыделении будет гелиевый слоевой источник, но сохранится и водородный слоевой источник. Горение гелиевого слоевого источника будет очень неустойчивым и сопровождаться частыми вспышками и выбросами звездного вещества. Возникшая при этом внутри звезды конвекция будет способствовать синтезу неона, натрия, магния и др. более тяжелых элементов [4].

Итак, после 1 млрд. лет относительно стабильного термоядерного горения гелия вновь наступит короткий период резких изменений в жизни Солнца, превратив его во второй раз в красного сверхгиганта.

Дальнейшие события, вероятно, будут развиваться так. Сильные вспышки на Солнце могут привести к выбросу одной или нескольких оболочек. Но постепенно, на фоне всех этих вспышек и выбросов, Солнце будет сжиматься, поскольку исчерпаются запасы гелия. Погаснут слоевые источники энерговыделения, и Солнце начнет остывать, превратившись в белый карлик, радиус которого станет примерно в 100 раз меньше современного радиуса Солнца, температура внутренней области порядка 10 млн. К, а температура поверхности в пределах 5000-70000 К. Белый карлик будет остывать еще порядка 1 млрд. лет, расходуя запасенную тепловую энергию. Теория предсказывает, что в белые карлики превращаются звезды с массой не более 3-6 масс Солнца, которые значительную часть вещества при этих процессах теряют, потому масса самого белого карлика еще меньше. Согласно теории, масса белого карлика не может превышать 140% массы Солнца (предел Чандрасекара), иначе наступит гравитационный коллапс звезды, и она превратиться в нейтронную звезду, а при еще больших массах - в черную дыру [4, 6].

Рис. 2 Сброс оболочки и образование белого карлика(Туманность Кольцо)(взято из http://www.astronet.ru)

Итак, эволюция Солнца будет весьма драматичной, и сопровождаться стадиями разбухания размеров, увеличения мощности излучения, выбросами вещества. Уже конец стадии горения водорода (через 5 млрд. лет) приведет к росту общей светимости и размеров Солнца, что сделает жизнь на Земле невозможной. Интенсификацию процессов энерговыделения до самого момента сжатия и образования белого карлика можно абстрактно рассматривать, как ускорение локального времени звезды, соотнесенного к термоядерным и тепловым процессам в ней. Но возможен и другой сценарий на конечных стадиях эволюции - взрыв сверхновой звезды. (Термин сверхновая звезда не совсем адекватно отражает ситуацию, т.к. на самом деле это термоядерный взрыв старой звезды.) Это был бы самый катастрофический финал. И такая вероятность по отношению к Солнцу вполне существует. Вот об этом мы сейчас и поговорим.

Рис. 3 Остатки взрыва сверхновой звезды (Крабовидная туманность)(взято из http://www.astronet.ru)

Каким-то образом процессы на Солнце могут привести к разогреву его углеродно-кислородного ядра до температуры 600 млн. К, что вызовет развитие взрывного термоядерного горения углерода. Теория более или менее уверенно предсказывает такое событие для старых углеродно-кислородных звезд массой не менее 140% массы Солнца, а также для более массивных звезд. Причина же вспышек сверхновых звезд (сверхновых I-го типа) происходящих в конце эволюции старых звезд массой равной массе Солнца, теоретически все еще до конца не ясна. Однако астрономические наблюдения их выявляют. Вспышка сверхновой звезды произойдет катастрофически быстро, примерно за 15 суток. В максимуме - на 15-20 сутки - сверхновая звезда будет излучать в 12 млрд. раз мощнее, чем Солнце (!), и примерно столько, сколько излучает целая галактика. Радиус сверхновой в максимуме светимости станет в 20 тыс. раз больше радиуса Солнца (!). Затем за последующие 20-30 суток светимость звезды быстро ослабеет, после чего ослабление это пойдет медленнее. Столь гигантская катастрофа будет сопровождаться выбросом большого количества вещества (порядка 50% массы Солнца) и излучения. При подобных взрывах за очень короткое время происходит быстрый синтез многих химических элементов: легких элементов лития, бериллия, бора, а также тяжелых элементов и их изотопов вплоть до урана и трансурановых, которые выбрасываются в окружающее пространство вместе с веществом самой звезды. Это приведет к обогащению межзвездного пространства химическими элементами. В результате взрыва сверхновой в соседних молекулярных газовых скоплениях может образоваться ударная волна, способствующая сжатию газа и пыли, и образованию новых звезд. Все это имеет очень важное космологическое значение, как для дальнейшей эволюции звезд и планетных систем, так и для зарождения жизни на одной из них [4].

4. Фазовые переходы в твердых телах. Мягкие моды

Одним из интереснейших свойств вещества является способность претерпевать фазовые переходы. В повседневной жизни нам чаще всего приходится наблюдать изменения агрегатного состояния вещества, т.е. фазовые переходы типа: твердое тело - жидкость, жидкость - газ. И видим мы эти чудеса на примере воды, как одного из самых распространенных веществ на земле, а именно: замерзание и таяние льда, кипение и испарение воды, выпадение инея, снега и др.

Однако фазовые переходы могут происходить и без изменения агрегатного состояния вещества, например в твердых телах. Твердое тело (кристалл), как известно, характеризуется своей кристаллической структурой, и многие фазовые переходы в твердом теле сопровождаются изменением этой структуры. При фазовых переходах происходят плавные или скачкообразные изменения различных физических свойств кристаллов: теплоемкости, диэлектрической проницаемости, показателя преломления, магнитной проницаемости и многих других величин. Автору настоящей работы в свое время приходилось заниматься структурными фазовыми переходами в кристаллах активных диэлектриков. В таких кристаллах физические свойства существенно изменяются под влиянием внешних воздействий, поэтому они находят широкое применение в технике. Вблизи фазовых переходов чувствительность кристаллов к различным внешним воздействиям заметно возрастает. Малейшее изменение температуры, давления, величины электрического поля, механической деформации приводят к резким скачкообразным изменениям в кристалле. У многих кристаллов, например, меняются оптические свойства, и кристаллы начинают интенсивно рассеивать свет. Такое явление резкого увеличения рассеивания света в области фазовых переходов называют критической опалесценцией, как бы сравнивая его с рассеянием света кристаллом опала. А самым первым фазовым переходом, который исследовался методом рассеяния света, был - фазовый переход в кварце [7].

Кристаллическая структура характеризуется не только своим строением и наличием силовых связей между отдельными элементами этой структуры, атомами, ионами, ионными комплексами, но и набором колебаний этой структуры, так называемых колебательных мод. Колебательные моды кристаллической структуры являются ее тепловыми колебаниями, тепловым движением, и определенным образом упорядочены, образуя колебательный спектр. При фазовых переходах меняются свойства кристаллической структуры, меняется и колебательный спектр. Некоторые силовые связи в структуре постепенно ослабевают, подготавливая ее изменение, т.е. структурный фазовый переход. В этих изменениях структуры и выяснилась роль некоторых колебаний, называемых мягкими модами. В настоящее время в физике твердого тела концепция мягкой колебательной моды служит эффективным теоретическим фундаментом изучения структурных фазовых переходов [7].

Вот теперь настал момент поговорить о феномене изменения хода времени. Дело в том, что мягкие моды так названы потому, что по мере приближения к фазовому переходу их частота уменьшается до нуля. Это отражает размягчение соответствующих силовых связей в кристалле, подобно тому, как частота пружинного маятника уменьшается при уменьшении упругости его пружины, и в пределе может достичь нуля при полном размягчении пружины. В результате мы получаем, что один из важнейших структурных маятников кристалла начинает замедлять свой ход по мере приближения к фазовому переходу. Т.е., как бы изменяется ход местного локального времени, задаваемый динамическим колебательным спектром кристалла, и это изменение сопровождает маленькую катастрофу - структурный фазовый переход в кристалле. Впечатление от созданного образа становится еще более ярким, если при этом наблюдается критическая опалесценция, когда кристалл начинает интенсивно светиться рассеянным светом, что и довелось увидеть автору.

5. Изменения хода времени, сопровождающие сон

Приходилось ли вам, читатель, замечать одно удивительное явление: точно знаешь, что засыпаешь на очень короткое время, но в эти моменты успевает присниться длинное, наполненное сюжетом сновидение? Оказывается, феномены искажения хода субъективного времени при протекании сновидений известны давно. Например, в знаменитой монографии З.Фрейда Толкование сновидений приводятся примеры сложных и длительных по сюжету и происходящим событиям сновидений, которые протекали на самом деле за короткий промежуток времени [8]. В одном из примеров, позаимствованном у некоего А.Мори, сновидение случилось практически мгновенно, пока голова сновидца соскользнула и ударилась о валик дивана. Анализируя этот и подобные ему примеры, Фрейд отмечает, что деятельность сновидения отличается изумительной быстротой своих процессов [там же]. (Впрочем, сам Фрейд склонен считать, что сновидение употребило уже заранее готовую фантазию, чтобы быстро раскрутить ее, воспользовавшись подходящим случаем. Однако, это не отменяет быстроты протекания логически связных видений, пусть даже заготовленной заранее фантазии.) Автор настоящей работы сам когда-то увлекался анализом сновидений, и в январе 1996 г. увидел и зафиксировал следующее сновидение:

В университете, где я ранее учился, проходит занятие физкультурой. Преподаватель комического вида, с брюхом, в белом халате, с тонкими ножками и с рупором в руке громким голосом командует колонной бегущих студентов. Бегущая колонна делает круги вокруг нового здания университетской библиотеки. А в это время преподаватель долго рассказывает об организации занятий, о бассейне университета, о том, какой это уникальный бассейн и т.п., фактически читая долгую лекцию, вместо того, чтобы сухо и кратко руководить пробежкой. В этом чувствуется нечто несуразное. Но вот голова колонны студентов уже сворачивает за угол здания, и преподаватель понимает, что туда звук его слов не достигнет. Он начинает суетиться, быстрее перебирая ножками, и стараясь не терять контроля за студентами. Речь его становится торопливой, голос повышается до визга. Ножки комичного преподавателя семенят все быстрее и быстрее, и у меня возникает вначале изумление, а затем и сомнение, может ли человек так быстро перебирать ногами? Кажется даже, что это уже не человек, а механическая курица. Но вот преподаватель споткнулся и упал. Его массивное пузатое тело с развевающимся белым халатом с грохотом и скрежетом проехало по асфальтовой дорожке. Это был настоящий металлический скрежет, сильный звук, от которого я проснулся. Когда же я проснулся, то понял, что звук был в ванной. Пришлось встать и посмотреть. Обнаружилось, что в самой ванне соскользнул с края и скатился вниз кусок камня-пемзы.

Анализируя это сновидение, я тогда же пришел к выводу, что начало соскальзывания камня совпало с началом сюжета, когда преподаватель кричал громким голосом в рупор, а конец - с моментом падения преподавателя. Таким образом, краткий миг падения камня вместил довольно длительное, логически связанное сновидение.

Такие психологические наблюдения, по всей видимости, не противоречат физиологическим особенностям сна. Физиология сна, как известно, различает несколько периодически чередующихся фаз - медленного сна и быстрого сна, смена которых приводит к существенным изменениям состояния головного мозга и всего организма человека. Медленный сон длится 60-90 мин и сменяется быстрым сном, протекающим всего за 20-30 мин. Во время медленного сна отсутствуют движения глаз, расслабляются скелетные мышцы, понижается электрическая активность мозга. В течение же быстрого сна регистрируются быстрые движения глаз и напряжение скелетных мышц, электроэнцефалограммы мозга становятся похожими на электроэнцефалограммы бодрствующего человека. В это же время возникают сновидения.

Рассматривая сновидение, как феномен, связанный со значительными изменениями физиологического состояния организма, не трудно включить в общую картину отдельные случаи искажения хода психологического времени сновидца. Существенное же, скачкообразное изменение психологического состояния сновидца, когда он проваливается в сон, или выходит из сна, можно рассматривать как пример катастрофы.

6. Изменения хода времени, сопровождающие переживания опасности и смерти

...Еще один раз пойду я к людям: среди них хочу я умереть, и, умирая, хочу я дать им свой богатейший дар! У солнца научился я этому, когда закатывается оно, богатейшее светило: золото сыплет оно в море из неистощимых сокровищниц своих, - так что даже беднейший рыбак гребет золотым веслом!...

Ф.Ницше Так говорил Заратустра

Смерть человека и смерть Солнца, дарящего нам свое золото, возможно - в гигантской вспышке сверхновой звезды, ассоциативно связаны посредством катастрофического ускорения процессов: в первом случае - психических, во втором - физических. Одно бесспорно: смерть, в том числе клиническая смерть - это катастрофа, резкое изменение состояния умирающего.

Здесь автор постарается передать свои впечатления, возникшие от прочтения известной книги врача-психиатра Р.Моуди Жизнь после жизни [9]. В своей чрезвычайно интересной книге доктор Моуди приводит свидетельства людей, переживших клиническую смерть и реанимацию, основываясь на материале исследованных им около 150 подобных случаев. Согласно Моуди, переживание предсмертного опыта представляется неким общим сюжетом, включающим следующее: звуковые ощущения; зрительные видения (обычно - это яркий свет, картины прошлого); обострение способности видеть, слышать, мыслить; ощущение пребывания себя вне собственного тела; видение (слышание) окружающих людей, которые никак не воспринимают умирающего; появление действующих лиц - умерших родственников, близких, а также некоторых существ, например, светящегося существа; переосмысление ценностей жизни; возвращение к жизни. Р.Моуди склонен считать эти феномены подтверждением жизни души после смерти тела. Развитие души, особенно в отношении духовных способностей к любви и познанию, не прекращается со смертью тела. Напротив, оно продолжается и по другую сторону нашего бытия, возможно, вечно, или, во всяком случае, в течение какого-то периода, причем с такой углубленностью, о которой мы можем только догадываться... [9].

В нашу задачу не входит обсуждение всех подробностей и смысловой стороны этих видений. Мы лишь обсудим аспекты, относящиеся к субъективному переживанию времени умирающими и людьми, осознающими опасность для своей жизни. Моуди различает следующие категории своих пациентов:

1. Опыт людей, которых врачи считали или объявили клинически мертвыми и которые были реанимированы;

2. Опыт людей, которые в результате аварии либо опасного ранения или болезни были очень близки к состоянию физической смерти.

При этом большинство обследованных им пациентов 1-ой категории находились в состоянии клинической смерти не более 5 минут, и лишь некоторые (видимо, один случай) - до 20 минут. Многие пациенты 2-ой категории находились в опасности минуты или секунды. В то же время описания переживаний этих людей настолько насыщены событиями, что не укладываются в обозначенное время. Многие умирающие и находящиеся в опасности начинали мыслить яснее и быстрее, чем в обычной ситуации, а некоторые признавались, что утрачивали чувство времени. Некоторые пациенты видели картинки прошлого, проносящиеся с большой скоростью перед их внутренним взором, и тем не менее они успевали их полностью осознать и эмоционально пережить. Явление утраты чувства времени и видения картин из прошлого переживали пациенты как 1-ой, так и 2-ой категории, не испытавшие состояния клинической смерти, и даже не получившие серьезных травм и не терявшие сознания. Описания переживаний многих обследованных наводят на мысль, что искажение хода времени как-то связано с искажением пространственного восприятия, когда появляется удивительное ощущение пребывания человека вне собственного тела. Это ощущение переживали пациенты обоих категорий. Дополнительные примеры, например обследования некоторых неврологических больных, показали аналогичные явления переживания быстрой смены видений из прошлого, субъективно длящегося годами, а объективно - всего лишь несколько минут. При этом состояние больного никак не относилось к предсмертному. Схожий феномен быстрого переживания логически связанного сюжета, как уже говорилось, наблюдается при сновидениях. Весьма схожи с предсмертным опытом многие видения людей, переживших длительную изоляцию. При этом у таких людей также нарушается чувство времени.

Таким образом, длительность и богатое содержание предсмертных переживаний еще не говорят однозначно об объективной физической длительности этого состояния человека. Наоборот, создается впечатление, что после наступления клинической смерти активная психическая деятельность умирающего продолжается лишь короткие мгновения до определенной стадии этого состояния. И за эти короткие мгновения человек успевает пережить духовно значимые события. Поэтому, относительно длительные промежутки времени, в течение которых человек ощущает невыразимый свет, пребывает вне собственного тела, видит картины прошлого, встречается с близкими людьми или со светящимся существом, на самом деле могут быть развернутыми проекциями очень коротких предсмертных состояний. В эти предсмертные мгновения психическая деятельность человека и его психологическое время резко ускоряются, что и позволяет многое пережить. В остальное же время человек ничего не переживает. В пользу такого вывода свидетельствуют также описания возвращения умирающих обратно к жизни. Большинство обследованных Р.Моуди свидетелей просто говорят о том, что в конце своего предсмертного опыта они заснули или потеряли сознание, а позже очнулись в своем физическом теле. Отсюда следует, что после всех видений в восприятии умирающего все-таки наступает провал... Этот провал, вероятно, соответствует максимальному погружению в предсмертное состояние. Лишь некоторые пациенты, которые, судя по их описаниям, не глубоко вошли в предсмертное состояние, увидели подробное возвращение к жизни.

С позиций православного христианства анализ современного посмертного опыта, представленного Р.Моуди и другими светскими авторами, проводит иеромонах Серафим (Роуз) в книге Душа после смерти [см. в 10]. Иеромонах Серафим отмечает такую особенность умирающего, как более легкое и быстрое движение мыслей, обострение умственных способностей и способностей сверхчувствования. Все это есть и у Р.Моуди. Но, по мнению православного богослова, описанные Моуди и другими авторами случаи не очень глубоки, а связаны лишь с началом посмертного странствия души. В христианских православных источниках промежуток времени после смерти и до прибытия души в назначенное место в загробном мире, равен 40 дней. Все эти 40 дней сопровождаются видениями и переживаниями в духе христианской традиции: состояние тоскливого одиночества или, наоборот, легкой свободы, когда душа посещает родные места и видит (слышит) окружающих людей, которые никак не воспринимают души умершего (первые 2 суток); появление сияющих ангелов и ужасных бесов, прохождение душой мытарств - частный суд (3-й день); сияющие видения рая, сопровождающиеся благоуханием (4-9-й дни); мучительные видения ада (до 40-го дня); окончательное ожидание страшного суда в раю или в аду до второго пришествия Христа [10].

Согласно Тибетской книге мертвых, промежуточное состояние бардо после смерти и перед новым рождением длится 49 дней. Все это время умерший переживает духовный опыт: обморочное состояние или, наоборот, чистый свет в момент смерти и сразу после нее; тоскливое одиночество, когда умерший видит (слышит) окружающих людей, которые никак не воспринимают умершего (первые 4 дня); яркие цветовые видения и громкие звуки: появление мирных божеств (5-11-й дни), появление гневных божеств (12-18-й дни); скитания, жуткие и мучительные переживания, страшный суд, выбор места нового рождения (до 49 дня) [10].

Безусловно, христианская и буддистская (тибетская) традиции гораздо глубже разработали психологический и духовный опыт умирания, чем светские авторы. Потому и субъективная продолжительность соответствующих переживаний гораздо дольше. Однако это не означает, что в реальном времени посмертные переживания длятся 40 или 49 дней, а не короткие мгновения в период клинической смерти, как это предполагает автор настоящей работы. В тоже время, у автора нет никаких оснований упорно отстаивать свое предположение. Например, Тибетская книга мертвых утверждает, что основные видения переживаются как раз после обморочного состояния, т.е. уже после провала восприятия умирающего.

Отметим еще одну очень важную особенность обсуждаемого материала, имеющую отношение к катастрофам. Согласно христианскому мировоззрению, предсмертные мгновения - это последняя возможность человека покаяться в своих согрешениях и изменить направление воли от зла к добру. Это как бы момент неустойчивого состояния души между добром и злом, это момент кардинального изменения судьбы человека в посмертном состоянии - в ином мире. После смерти каяться уже поздно, и дальнейшая судьба души человеческой определяется его добродетелями и грехами при жизни. Тибетское же (буддистское) мировоззрение оставляет умершему человеку шанс после смерти в состоянии "бардо", практически независимо от прижизненных добродетелей или грехов, духовными усилиями резко изменить карму в ту или иную сторону, что практически невозможно в обычной земной жизни, требующей длительных духовных стараний. Таким образом, "бардо" можно рассматривать с позиции катастрофы еще и в смысле возможности резкого изменения кармы. Только нужно отметить, что реализовать этот шанс может человек, накопивший определенный духовный опыт при жизни. Получается, что карма буддиста существенно менее, чем судьба христианина определяется добродетелями или грехами, а более опытом в духовных практиках. Но разве борьба с грехом значит менее, чем опыт в духовных практиках? Не наоборот ли?

А теперь скажем несколько слов о возможном физиологическом механизме ускорения психологического времени умирающего. Предполагаемый ответ можно искать в направлении, предложенным А.Т.Филипповым. Обсуждая солитонную природу распространения нервных импульсов, Филиппов высказывает очень интересную гипотезу: нервные волокна при определенных условиях могут проводить сверхбыстрые взрывные нервные импульсы, подобные ударным волнам, как это обнаружилось при изучении солитонов в различных физических средах; этими определенными условиями могут быть минуты смертельной опасности, когда включается механизм более быстрой передачи информации, и возникает ощущение, что время растягивается, а также состояние умирания [11].

В завершение автор хочет подчеркнуть, что, несмотря на высказанное им предположение, он не отрицает психологической и духовной значимости предсмертных (или посмертных) переживаний человека. Даже наоборот - считает весьма важным для современного общества изучение этого вопроса для соответствующего духовного воспитания человека. Не все ли равно, в какие объективные моменты времени умирающий человек переживает свой опыт? Для умирающего и для живущих важно лишь содержание этого опыта и свое личное к нему отношение.

Заключение

В настоящей статье собраны абсолютно разные примеры катастроф. Некоторые из них имеют отношение к важным мировоззренческим вопросам: эволюции Солнца, физике черных дыр, предсмертному опыту человека; другие примеры продиктованы личным предпочтением автора. Все примеры объединены абстрактной идеей изменения хода времени, которое (изменение) сопутствует катастрофам. Статья не является научно строгой, но предназначена для размышлений. В настоящую статью не вошли многие другие вопросы, имеющие большое мировоззренческое значение, например, проблемы творчества, проблемы свободы выбора и принятия решений, строительства и перемены собственной судьбы. Все эти значимые события происходят в особые ключевые моменты жизни, подобно катастрофам, резко изменяя дальнейший ход событий и внутреннее состояние человека. Зато автор надеется, что, применяя философию катастроф, он привлечет читателя к обсуждению и этих вопросов.

Список литературы

1. С.И.Ожегов. Словарь русского языка. Изд-е 16-е, М.: Русский язык, 1984. - 798 с.

2. В.И.Арнольд. Теория катастроф. 3-е изд-е, М.: Наука, 1990. - 128 с.

3. С.В.Дворянов, А.С.Тимощук, И.В.Шавкунов. Античная философия и вайшнавская сиддханта (Обзор, сопоставления, комментарии): Монография. М, - 2003. - 224 с.

4. Физика космоса. Маленькая энциклопедия./ Редкол.: Р.А.Сюняев и др. - 2-е изд-е, М.: Советская энциклопедия, 1986. - 783 с.

5. Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшиц. Теоретическая физика. Т.2, Теория поля. М.: Наука, 1973. - 505 с.

6. М.М.Дагаев, В.Г.Демин, И.А.Климишин, В.М.Чаругин. Астрономия: учеб. пособие для студентов. - М.: Просвещение, 1983. - 384 с.

7. Рассеяние света вблизи точек фазовых переходов. Под ред. Г.З.Камминза, А.П.Леванюка. - М.: Наука, 1990. - 412 с.

8. З.Фрейд. Толкование сновидений. Пер. с нем. - Мн.: ООО Попурри, 1997. - 576 с.

9. Р.Моуди. Жизнь после жизни. Исследование феномена продолжения жизни после смерти тела. Пер. с англ. М.-Рига: Старт-Синектика, 1991. - 159 с.

10. Тибетская книга мертвых. Пер. с англ. - СПб.: Изд-во Чернышева, 1992. - 255 с.

11. А.Т.Филиппов. Многоликий солитон. Библ. Квант, вып. 48, М.: Наука, 1990.

Сентябрь 2003 г.