Мистер Томпкинс внутри самого себя. - Гамов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
— И откуда же берется такой механизм? — удивился мистер Томпкинс.
— Обычно таким подталкивающим механизмом служит свет. Это хорошо видно на некоторых растениях. Они раскрывают свои листья днем и закрывают их на ночь. Если эти растения поместить в кромешную тьму, то еще несколько суток они будут продолжать открывать и закрывать листья, а затем эта деятельность прекратится. Если замершие растения осветить одной-единственной вспышкой света и снова погрузить в полную темноту, то на протяжении нескольких суток растения снова начнут открывать и закрывать листья в 24-часовом ритме. Большинство животных и человек устанавливает свои биологические часы по восходам и заходам солнца. Если ритм восходов и заходов изменяется, как это происходит, когда вы путешествуете на запад или на восток, то часы с запазданием на несколько суток подстраиваются и идут в такт с местным ритмом чередования восходов и заходов. Этот процесс очень похож на то, что происходит, когда вы переводите стрелки наручных часов: часы продолжают идти в прежнем темпе, но показывают новое время.
— А можно ли не только перевести стрелки часов, но и сделать так, чтобы часы ускорили или замедлили свой ход? — спросил мистер Томпкинс.
— Можно, хотя и в весьма узких пределах, — ответил зоолог. —
222
Мистер Томпкинс внутри самого себя
Биологические часы можно синхронизировать с другой продолжительностью суток. Слово «синхронизация» мы употребили по аналогии с физикой. Первый пример синхронизации наблюдал великий голландский физик христиан Гюйгенс, который среди прочего изобрел так называемый спуск — регулятор хода, который позволил построить маятниковые часы. Гюйгенс прикрепил к легкой доске двое маятниковых часов, которые прежде шли с несколько различными скоростями, а обнаружил, что часы стали идти с одинаковой скоростью. Уравнивание скоростей хода, или синхронизация, произошла потому, что каждая из колебательных систем, в данном случае часов, обменивается с другой колебательной системой через доску небольшим количеством энергии, и передаваемые от одной системы к другой периодические импульсы выравнивают частоты систем, изменяя частоту биологических часов, мы синхронизируем их с иной продолжительностью суток, составляющей, например, 22 часа вместо 24. Если биологические часы настраиваются на 22-часовой цикл, то мы говорим, что они синхронизовались с 22-часовым суточным ритмом.
В экспериментах с пещерами, о которых я упоминал выше, была предпринята попытка синхронизировать биологические часы человека с различной продолжительностью суток, продолжительность светлого и темного времени суток удлинялась или сокращалась, а для большего психологического эффекта подопытным людям выдавались наручные часы, которые шли замедленно — со скоростью 26 часов «в сутки» вместо обычных 24. Выяснилось, что физиологические ритмы некоторых из подопытных людей синхронизировались с продолжительностью суток в пределах от 22 до 27 часов, но и только. Аналогичные опыты проводились на растениях и людях, и почти во всех случаях было обнаружено, что их биологические часы можно заставить ускорить или замедлить свой ход, но лишь немного. Что же касается значительных отклонений от 24-часового ритма, то они невозможны.
— А почему? — озадаченно спросил мистер Томпкинс.
— По-видимому, в ходе эволюции выработался тип биологических часов, ход которых приспособлен к суточному вращению Земли, поскольку оно задает естественный период времени. Но в случае необходимости эволюция создала и биологические часы, идущие по лунному, а не по солнечному времени. Замечательный пример лунных ритмов хорошо известен жителям Калифорнии. Речь идет о небольшой рыбке, которая называется грунион. Чтобы избежать врагов, поедающих
Часы идут
223
икру груниона, эта рыбка откладывает икринки на песчаных берегах, заливаемых водой во время самых высоких приливов, и те остаются во влажное песке до следующих высоких приливов через 2 недели. Тогда, едва вода покроет икринки, молодь груниона проклевывается из них за считанные секунды и устремляется в море. Чтобы подобная операция была успешной, сроки ее проведения должны быть очень точно скоординированы с приливами. В течение одного лунного месяца происходят два «высоких» прилива — в полнолуние и в новолуние, и мальки вылупляются из икринок только тогда. Если бы икринки были отложены в другое время, то их бы смыло в море до окончания двухнедельного периода, необходимого для выведения мальков.
— Теперь я вижу, что между астрономией и биологией существует некая связь, — глубокомысленно заметил мистер Томпкинс. — А я всегда думал, что между ними нет ничего общего.
— Какая-то связь между астрономией и биологией непременно должна существовать, — возразил зоолог, — ведь биологические объекты обитают на астрономическом теле — планете Земля. И биологи в целом кое-чему научились у астрономов, но астрономы мало что почерпнули у биологов, если говорить об астрономии как науке. Иногда характер отношения между астрономией и биологией изменяется на противоположный. Например, очень важной проблемой для астрономии и физики был вопрос о том, всегда ли гравитационная постоянная сохраняет свое значение или она изменяется со временем, возможно, из-за расширения Вселенной. Если гравитационная постоянная изменяется со времененем, то это означает, что два тела могут притягивать друг друга в один момент времени сильнее, чем в другой. Разумеется, нам достоверно известно, что за последние несколько веков гравитационная постоянная не претерпела сколько-нибудь ощутимых изменений, но может она подвержена более медленным изменениям, требующим миллионы или миллиарды лет? Один из физиков заметил, что если бы гравитационная постоянная со временем убывала, то 2 миллиарда лет назад из-за более сильного притяжения со стороны Солнца — Земля находилась бы ближе к нашему светилу, а само Солнце было бы горячее, так как под действием самогравитации оно было бы более сжатым, и, следовательно, более плотным. Температура поверхности Земли была бы сравнима с температурой кипящей воды, и жизнь на Земле была бы невозможной. Но с другой стороны, ископаемые убедительно свидетельствуют о том, что 2 миллиарда лет назад на Земле уже существовали
