Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени - Алан Бёрдик

Как и у других видов мигрирующих животных, у хариуса генетически заложена способность ориентироваться по солнцу. Весной в Арктике каждый новый световой день на 8–10 минут длиннее предыдущего. Циркадная система регуляции животных отвечает на удлинение светового дня, запуская каскад физиологических процессов, которые готовят организм рыбы к нересту и предстоящей миграции вниз по реке. Диган интересуют проблемы регуляции жизненного цикла насекомых, которыми подпитывается хариус во время путешествия: известно, что цикл жизни насекомых привязан к температуре воды, а не к освещению. Возможно, при повышении среднегодовых температур сезон активности насекомых наступает несколько раньше, чем обычно; вероятно, они выводятся до того, как хариус, замкнутый в рамках неумолимого суточного цикла, отправится в путь и в полной мере воспользуется изобилием. При этом оба жизненных цикла, один из которых движим теплом, а второй – солнечным светом, рискуют когда-нибудь разойтись во времени. Сама Диган еще не рассчитала вероятность такого развития событий, так как феномен в реалиях Арктики еще не до конца изучен. «Просто у меня такое ощущение», – говорит исследовательница.

В любой точке земного шара ученые собирают свидетельства нарастания несоответствий между температурой воздуха и временем. С тех пор как весны стали теплее, некоторые перелетные птицы стали прилетать на брачные игрища в Арктику на две недели раньше, чем в былые годы, создавая большие неудобства припозднившимся особям. Многие виды неперелетных птиц перемещаются дальше на север, чтобы достичь Арктики, где им приходится конкурировать за ресурсы с местными видами. Некоторые виды обладают большим запасом адаптивности, чем другие. К примеру, у многих растений, произрастающих у берегов озера Уолден-Понд, сезон цветения наступает раньше, чем в прошлые годы, причем сейчас они цветут более пышно, чем во времена Генри Дэвида Торо. Организмы, у которых сезонное поведение определяется преимущественно циркадной цикличностью, оказываются в более уязвимом положении. Пеструшка-мухоловка зимует в Западной Африке, а весной гнездится в европейских лесах; ее график миграций связан с продолжительностью светового дня и практически неизменен. Вместе с тем птицы выкармливают птенцов гусеницами, которые сейчас появляются раньше, чем двадцать лет назад. В некоторых регионах птицы добираются до своих гнездовий слишком поздно, когда корма для птенцов уже почти не остается. В результате местные популяции пеструшки-мухоловки уже сократились на девяносто процентов. Создается впечатление, как будто вся планета сейчас переживает что-то вроде синдрома смены часовых поясов. Одни виды приспособятся к потеплению климата и, быть может, даже выиграют от этого, сместив привычные сроки миграций на более раннее или более позднее время, или переключатся на новую кормовую базу. Другие виды не смогут адаптироваться к изменившимся условиям и исчезнут с лица земли.

* * *

Испытать чувство безвременья или нечто похожее можно в глубоком подземелье или на Крайнем Севере, в середине полярной ночи или в свете бесконечного дня. Но есть и более простые способы добиться желаемого эффекта – достаточно взять билет на самолет, и чем дальше, тем лучше.

Для начала вспомним физику: во время авиаперелета вы находитесь в воздухе на высоте в несколько километров и передвигаетесь с высокой скоростью, которая имеет тенденцию к снижению по причине воздействия гравитации. Из специальной теории относительности Эйнштейна следует очень необычный вывод: время внутри быстро движущегося объекта течет медленнее, чем время наблюдателя, находящегося в состоянии покоя. Эксперименты подтвердили теоретические выкладки: выяснилось, что атомные часы на борту реактивных самолетов отстают от стационарных часов на земле. Разница в показаниях может составлять от пары-тройки наносекунд до нескольких часов. (В салоне самолета продолжительность временного промежутка, определяемого как секунда, не изменяется: каждая секунда длится ровно столько же, сколько предыдущая, однако наблюдатель, находящийся в неподвижной системе координат, определит ее как более длительную.) Эффект хотя и незначительный, но вполне ощутимый. В марте 2016 года астронавт Майк Келли вернулся на Землю, проведя триста двадцать дней на орбите. Космическая станция, на которой он находился, кружила вокруг нашей планеты со скоростью порядка 29 тысяч километров в час. За это время оставшийся на Земле брат-близнец астронавта по имени Марк, который родился на шесть минут раньше Майка, успел состариться на дополнительные пять миллисекунд.

Кроме того, наша планета разделена на часовые пояса, расположенные в меридиональном направлении с интервалом в пятнадцать градусов. Всего насчитывается двадцать четыре часовых пояса шириной в один час каждый. Начало отсчета времени, принятое за нуль, находится в городе Гринвич (Англия), где расположена Королевская обсерватория. Поскольку Земля представляет собой шар, который постоянно вращается вокруг своей оси, солнце не может равномерно освещать всю поверхность планеты; световой день не может наступить везде одновременно. Благодаря разделению поверхности Земли на часовые пояса фраза «двенадцать часов дня» в любой точке мира воспринимается одинаково: повсеместно известно, что речь идет о середине суток, когда солнце находится в зените, хотя в данный конкретный момент полдень наступил только в одном из часовых поясов.

Часовые пояса входили в обиход постепенно; необходимость в них возникла в XIX веке, когда понадобилось согласовывать между собой расписания движения поездов в связи с планомерным расширением сети железных дорог. К 1929 году большинство стран мира приняло почасовую схему деления на часовые пояса. С другой стороны, в наши дни есть страны, в которых приняты часовые пояса шириной по полчаса или даже по сорок пять минут, как, например, в Непале. А Китай, быстро прираставший новыми территориями, избрал противоположную стратегию и в 1949 году объединил пять часовых поясов, проходивших через его территорию, в один большой часовой пояс.

В наш век общедоступных авиапутешествий мы регулярно пересекаем границы часовых поясов. За время перелета из Парижа в Нью-Йорк, который длится семь часов, шестичасовая разница во времени между городами успевает нивелироваться. Часы показывают местное время, их показания зависят от вашего местонахождения. Если вы находитесь на борту самолета, летящего с большой скоростью, и любуетесь бескрайней гладью океана из иллюминатора, ваши представления о «здесь» и «сейчас» меняются с каждой секундой. Мои наручные часы могут быть все еще настроены на парижское время, отставая от меня на несколько часов, но справочная карта на изголовье стоящего впереди кресла сообщает мне нью-йоркское время, хотя до Нью-Йорка лететь еще несколько часов. Так что сейчас я пребываю в неопределенном промежутке времени, который кажется бесконечностью.

Во время перелета мы ориентируемся по центральному времени, которое показывают приборы в кабине пилотов, а функции супрахиазматического ядра выполняет командир воздушного судна.

Показания всемирного координированного времени, которое показывают атомные часы в разных уголках мира, взвешиваются на эталонных весах, просеиваются сквозь сито алгоритмов, рекомендованных Международным бюро мер и весов в Париже, и непрерывно транслируются со спутников. Сигналы воспринимают системы управления находящихся в рейсе торговых судов, арендуемых авто и самолетов. За пределами кабины пилотов у каждого свои часы. Кто-то из пассажиров дремлет, кто-то перекусывает. Некоторые готовятся к предстоящему совещанию, назначенному на вторую половину дня, а кое-кто все еще приходит в себя после отчаянной попытки успеть на самолет ранним утром. Внимание других полностью захвачено кинофильмом, и они сейчас пребывают во времени вымышленного сюжета – бесконечно далеко отсюда, где всегда наступает счастливый конец. На пути в Западное полушарие, озаренном постоянным освещением, мы полностью отстранены от каких-либо примет времени и следуем собственному распорядку, не сверяясь с центром.