Реферативно-экспериментальная работа «Время и мы» (стр. 2 )

года, когда день Солнца (воскресенье) был официально утвержден римским императором Константином как еженедельный государственный праздник.

1.2. Григорианский календарь.

Юлианский календарь оказался весьма привлекательным и применялся полтора тысячелетия благодаря своей простоте и строгой ритмичности смены простых и високосных годов. Каждые четыре года содержат 1461 сутки, каждое столетие - 36525 суток. Поэтому такая система счета была очень удобной для измерения длительных интервалов времени. Однако средняя продолжительность юлианского календарного года больше тропического года на 365= 0.0078 суток, что составляет примерно 11 минут 14 секунд. Поэтому юлианский календарь отстает от астрономического - например, каждый простой год весеннее равноденствие по такому календарю сдвигается на 0.2422 суток вперед, а каждый високосный - на 0.7578 суток назад, и к концу каждого четырехлетнего цикла - на 0.0*4) суток назад. Расхождение в 1 сутки накапливается за 128 лет. Если в начале нашей эры весеннее равноденствие происходило 23 марта, то спустя 400 лет - на трое суток раньше, то есть на 20 марта. Таким образом, по отношению к определенным временам года юлианский календарь уходит вперед, а относительно дат этого календаря астрономические явления сдвигаются назад.

Со времени Юлия Цезаря до Никейского Собора (325 г.) накопилось расхождение в трое суток, впоследствии чего астрономический момент весеннего равноденствия переместился с 24 марта на 21. Никейский Собор утвердил 21 марта днем весеннего равноденствия, однако поскольку причина расхождения устранена не была, к концу XVI века дата весеннего равноденствия сместилась на 10 суток, с 21 на 11 марта. В 1582 году католическая церковь провела реформу календаря с восстановлением даты весеннего равноденствия 21 марта, для чего следующий после 4 октября 1582 года день был объявлен 15 октября. В честь осуществившего эту реформу римского папы Григория XIII введенный календарь был назван григорианским.

В григорианском календаре простой год также содержит 365 суток, високосный - 366, и високосным также считается каждый четвертый год - тот, номер которого в нашем исчислении делится на 4 без остатка. Однако для устранения причины неточности юлианского календаря из григорианского каждые 400 лет дополнительно выкидываются еще 3 дня, для чего вековые годы, в которых число сотен не делится на 4 без остатка (например, 1700, 1800, 1900, 2100), считаются не високосными, а простыми. Полный цикл такого календаря составляет 400 лет и содержит 303 простых года и 97 високосных, а в сумме - 146097 суток (интересно, что первый такой цикл после введения этого календаря закончился совсем недавно - 15 октября 1982 года). Средняя продолжительность григорианского календарного года равна 365.24250 суток, что больше тропического года всего на 0.00030 суток (26 секунд). Ошибка в одни сутки накапливается за 3300 лет, и благодаря простоте системы високосных годов григорианский календарь считается весьма удачным. Интересно отметить, что приведенное расхождение григорианского календаря с астрономическим со временем будет медленно увеличиваться, поскольку григорианский

год уже длиннее тропического, а последний из-за замедления вращения Земли медленно уменьшается в пересчете на сутки. А раз так, то раньше разность между ними была меньше, а когда-то они даже были в точности равны! Продолжительности тропического года в разные эпохи уже приводились в разделе "Год", и значение 365.2425 суток соответствует эпохе 3000 г. до н. э.! То есть для Древнего Египта григорианский календарь (по средней продолжительности календарного года) подошел бы идеально! Аналогично по приведенной формуле С. Ньюкома можно вычислить, когда тропический год соответствовал бы простому юлианскому календарю, но получится весьма древняя эпоха - порядка 130 тыс. лет назад.

Нужно иметь в виду, что хотя в среднем в 400-летнем григорианском цикле продолжительность календарного года хорошо согласована с длиной тропического года, календарная ошибка, исправляемая вставками високосных годов, распределяется от года к году неравномерно. А именно - в периоды вековых невисокосных годов бывает по 7 простых годов подряд. Как было упомянуто выше, каждый простой год сдвигает момент весеннего равноденствия на 0.2422 суток вперед, а за 7 лет смещение составит 0.2422*7 = 1.6954 суток! Благодаря этому, например, в 1896 г. равноденствие было 20.05 марта, а в 1марта. В первой половине XX века равноденствие приходилось чаще на 21 марта, а во второй - на 20. Кроме того, из-за неточности григорианского календаря весеннее равноденствие в 2000 году наступило на 0.12 суток раньше, чем в 1600.

Следует подчеркнуть, что именно простота григорианского календаря является его главным достоинством. Применяя более сложные правила исключения лишних дней из юлианского календаря, можно создать более точную, чем григорианская, систему счета. Например, если каждый восьмой четырехлетний цикл увеличить на один год, т. е. принять, что в нем четыре простых года и один високосный, то каждые 33 года будут состоять из 25 простых и 8 високосных, и неточность юлианского календаря будет погашаться в пределах 33 лет, а расхождение в 1 сутки относительно астрономического года накопится за 4400 лет. Такую систему високосных годов применил в XI веке иранский ученый и поэт Омар Хайям. Еще более точным является проект, предложенный в 1864 году астрономом И. Мэдлером, согласно которому нужно исключать один високосный год каждые 128 лет, и тогда расхождение в 1 сутки накопится только через 86.4 тыс. лет. Однако такие варианты уступают григорианскому календарю с точки зрения простоты и удобства.

Введение григорианского календаря, сопровождаемое пропуском 10 суток, привело к сосуществованию двух летоисчислений - "старого стиля" (юлианского) и "нового стиля" (григорианского). Причем сосуществованию на протяжении трех столетий, поскольку в разных странах григорианская эпоха была принята в разные годы, в первую очередь - там, где было преобладающим влияние католической церкви. И задержка реформы в ряде стран была вызвана именно необоснованным смещением дат, чем был внесен разлад в хронологию и повседневную жизнь. Поскольку совершенно безразлично, к какой календарной дате будет привязано опорное астрономическое явление, то пропуск 10 дней в григорианской реформе можно считать нерациональным шагом. Как известно, Россия перешла на новый стиль только в 1918 году, когда его расхождение со старым стилем составило 13 дней. Эта разница сохранится и в XXI веке (поскольку 2000 год был високосным как в григорианском, так и в юлианском календаре, а поэтому нет и причины изменения расхождение между ними), и только начиная с марта 2100 года разница между новым и старым стилем увеличится до 14 суток.

Также достойно внимания, что внутренняя структура годового календаря (его разбивка на месяцы и недели) подчиняется определенным закономерностям, используемым при составлении обзорных или "вечных" календарей - вычислительных приспособлений, позволяющих определить день недели для любой даты в прошлом и будущем.

Прежде всего, поскольку 365 = 7*52 + 1, то очевидно, что простой год всегда заканчивается тем же днем, с которого начинается, а високосный - следующим. Поэтому каждый год день недели, приходящийся на 1 января, смещается на один день недели вперед по отношению к 1 января предыдущего года, если последний был простым, а если високосным - то на два дня. Таким образом, дни недели каждый год смещаются относительно чисел месяцев (и праздничных дней) - на один или два дня. Нетрудно также догадаться, что по дню недели, приходящемуся на 1 января, существует всего 14 вариантов годовых календарей - 7 для простых лет и 7 для високосных. Аналогично возможно 28 вариантов распределения дней недели по месяцам - по семь для месяцев с 28, 29, 30 и 31 днями. 14 вариантов годовых календарей также объединяются в 28-летние циклы с 7 високосными годами и 21 простыми (каждый из вариантов простых годов появляется в цикле трижды, високосных - по одному разу), и каждые 28 лет календарный порядок следования вариантов полностью повторяется. Этот порядок нарушается только при переходе через вековой невисокосный год. Например, с понедельника начинались невисокосные годы 1945, 1951, 1962, 1973, 1979, 1990 и 2001 - первый из любой тройки отделен от первого в следующей тройке как раз на 28 лет.

Стиль летоисчисления имеет и другой смысл - определение начала года. В этом смысле и юлианский, и григорианский календари - январские, поскольку новый год в них начинается с 1 января.

1.4. Календарь майя.

Календарь майя — система календарей, созданных цивилизацией майя в доколумбовой Центральной Америке. Майя считали время в циклах из 13 бактунов (13×дней).

Цолькин или тцолкин — ритуальный период из 260 дней являющийся комбинацией периодов по 20 и 13 дней. Каждый день имеет номер от 1 до 13, кроме того, у дней есть названия, повторяющиеся с периодом 20. Каждому названию дня соответствует свой символ, так называемая Солнечная Печать.

Номера и названия дней меняются одновременно.(названия дней и их символы см. Приложение 5.)

Дата записывается следующим образом: Слева — порядковый номер дня (один из 13-и), в середине — название дня (одно из 20-ти), справа в скобках — порядковый номер дня, под которым день обозначен. Как только номер дня достиг 13-и, счёт номеров дней начинается заново, но продолжается 20 дневный цикл дней. По окончании 20-дневного цикла, продолжается счёт номеров дней (пока не достигнет 13-и), а 20-дневный цикл начинается заново. Комбинации номеров дней и названий дней повторяются с периодом 260 дней. Цолькин считается завершённым, когда последнему дню 20-и дневного цикла (Ахау), будет соответствовать номер 13.

Одновременно с этим велся счёт времени по хааб. Хааб (Haab) — гражданский календарь майя. Это был солнечный календарь, состоящий из 365 дней.

Хааб делится на 19 месяцев: в 18 из них было по 20 дней, а в одном — только 5 дополнительных «дней без имён» (он добавлялся для того, чтобы общее число дней равнялось 365). Эти 5 дней назывались Вайеб. Они считались несчастливыми. Дни в гражданском календаре нумеруются числами от 0 до 19. Это календарь лежал в основе повседневной жизни и сельскохозяйственных работ майя.

Индейцы объединили два календаря в «календарный круг». Таким образом получалось, что любая дата составлялась из элементов двух календарей. Даты в «календарном круге» повторялись только раз в 52 года.

Для больших промежутков времени майя использовали так называемый длинный счёт, представляющий собой количество дней, выраженное в смешанной 20-, 18- и 13-ричной системе счисления. Самой маленькой единицей в длинном счете является день (кин). Существуют так же и более крупные единицы:

уинал = 20 деней;

тун (20 уиналов) = 360 дней;

катун (20 тунов) = 7200 дней;

бактун (20 катунов) = дней;

пиктун (20 бактунв) = 2 дней;

калабтун (20 пиктунов) =дней;

кинчилбтун (20 калабтунов) = 1 дней;

алаутун (20 кинчилбтунов) =дней;

Кин, тун и катун принимают значения от 0 до 19. Уинал принимает значения от 0 до 17.

Известно, что текущий цикл длинного счета или Эра Пятого Солнца началась, в переводе на наше современное летосчисление приблизительно 11 августа 3114 году до нашей эры. Таким образом текущий цикл закончится в декабре 2012 года. После этого наступит новая Эра. (календарь см. Приложение 6)

1.5. Системы летоисчисления

Помимо продолжительности календарного года важное значение имеет и "точка отсчета" годов - начало календарной эры. Это начало обычно связывалось с каким-либо историческим событием, реальным или мифическим. Например, в Древнем Вавилоне применялась эра от начала царствования Набонассара - 747 г. до н. э., в Древней Греции - от начала первой олимпиады - 776 г. до н. э., в Древнем Риме - от даты основания Рима Ромулом - 753 г. до н. э., а позднее - от начала правления императора Диоклетиана - 284 г. до н. э. Существует также несколько вариантов эры от "сотворения мира": 3761 г. до н. э. по древнееврейскому календарю и 1 марта 5508 г. до н. э. - по византийскому (она называется также константинопольской или древнерусской), и "сентябрьский вариант" - 1 сентября 5509 г. до н. э.

Современное летоисчисление "от рождества Христова", называемое "нашей эрой", было введено в 525 году римским монахом Дионисием Малым на основании проведенных им вычислений. В XVIII веке эра, установленная Дионисием, была расширена и для счета лет до "рождества Христова". При этом было принято, что перед 1-м годом н. э. расположен 1-й год до н. э., а номер года до н. э. возрастает по мере удаления в прошлое (хотя месяцы, числа месяцев и дни недели расположены в них в обычном порядке). Високосными являются те годы до н. э., номер которых при делении на 4 дает в остатке 1: 5-й, 9-й, 13-й и т. д. Такой счет лет называется историческим или хронологическим. Отсутствие нулевого года часто приводит к ошибкам в вычислениях интервала времени между двумя событиями, если одно из них произошло до н. э., а другое - в нашей эре. Еще одно недавнее "последствие" начала нашей эры с 1-го года - амбициозные празднования вступления в XXI век и 3-е тысячелетие, предпринятые в ряде стран 1 января 2000 года, тогда как на самом деле с 1-го года до 2000-го прошло только 1999 лет, и поэтому 2000 год является не первым годом XXI века, а последним годом XX века. XXI же век, согласно принятой системе летоисчисления, начался 1 января 2001 года, что, конечно, уже не так привлекательно по причине "некруглости" этого года по сравнению с числом 2000.

Существует также и астрономическая система счета, впервые использованная в 1740 году французским ученым Жаком Кассини (). В ней год, предшествовавший 1-му году н. э., был назван нулевым, перед нулевым шел минус первый, и т. д. Так появилось "правило Кассини": для определения отрезка времени между двумя событиями, разделенными точкой начала нашей эры, номер года до н. э. при вычитании необходимо уменьшать на единицу.

Наконец, в астрономических и хронологических расчетах часто используется непрерывный счет дней, начиная от 1 января 4713 г. до н. э., называемый юлианским периодом и введенный в 1583 г. французским ученым Жозефом Скалигером (). Порядковый номер дня в этом счете называется юлианской датой и сокращенно

обозначается Ю. Д. или JD. За начало юлианской даты принимается средний полдень на нулевом (гринвичском) меридиане (до 1925 года за начало средних солнечных суток принимался именно средний полдень - см. определение среднего солнечного времени).

Поэтому в системе юлианских дней сутки отсчитываются от среднего гринвичского полудня, следующего за средней гринвичской полуночью, с которой начинается рассматриваемая календарная дата. Приведенное правило нужно помнить при пользовании таблицами юлианских дат, которые размещаются в астрономических календарях и прочих печатных изданиях, поскольку для конкретных дат обычно приводятся целые юлианские дни. Однако в настоящее время в научных изданиях юлианскую дату часто приводят с дробной частью, представляющей из себя всемирное время рассматриваемого момента, выраженное в долях суток. Например, 0 часов 1 января 2000 г. соответствует юлианской дате 2451544.5.

Обычная юлианская дата имеет 7 цифр до запятой, и для небольших промежутков времени (например, нескольких десятилетий) несколько первых цифр не меняются, и оттого использование полного номера юлианского дня становится нерациональным. Поэтому существует несколько модификаций юлианских дней, которые сохраняют их основной принцип - порядковый номер суток, начиная с определенной даты, но начальная дата выбирается гораздо ближе к современной эпохе, что позволяет существенно сократить номер дня и тем самым сделать его использование более удобным. Эти модификации в основном делятся на два типа. Первый - сделать начальным днем какую-нибудь круглую календарную дату: чаще всего это 0.5 января 1950 года (то есть 31.5 декабря 1949 года) или 0.5 января 1900 года. Эти системы, а особенно - первая из них, называется модифицированной юлианской датой и обозначается MJD, и 0 часов 1 января 2000 года будет иметь в этих системах номера соответственно 18262.5 и 36524.5. Второй путь - вычесть из обычной юлианской даты круглое число, обычно с добавлением 0.5, чтобы откинуть несколько первых цифр и получить для начала суток целое число. Чаще всего вычитают 2400000.5 или 2440000.5 - в первом случае просто отбрасываются две первые цифры, а во втором - для современной эпохи номер дня становится заведомо меньше 32000, что, помимо прочего, небезразлично и для компьютерных вычислений (в ряде языков программирования не придется заводить переменные с удвоенной точностью).

При точных вычислениях необходимо также помнить о разнице между строго равномерным атомным временем и всемирным координированным временем, согласованным с вращением Земли, но неравномерным. Как уже упоминалось, примерно раз в год начало определенных календарных суток приходится смещать на 1 секунду, и если, например, вычисляется точный интервал времени между двумя событиями, находящимися по разные стороны от такого смещения, то физически этот интервал будет на 1 секунду (или несколько секунд, если было несколько передвижек) длиннее, чем следует из простого пересчета дат. А все потому, что сутки, предшествовавшие смещению времени, будут содержать не стандартное число секунд (86400), а на одну больше.

Глава 5. Время в классической механике и теории относительности.

Первая физическая концепция времени была создана трудами Галилея и Ньютона. Ею стала классическая механика — наука об общих законах движения физических тел. Вот что классическая механика говорит нам о свойствах времени.

1.Время существует само по себе и своим существованием не обязано чему бы то ни было в мире.

2.Ходу времени подчиняются все тела природы, все физические явления. Но сами эти тела и явления не оказывают никакого воздействия на ход времени.

3.Все моменты времени между собой равноправны и одинаковы: время однородно.

4.Ход времени всюду и везде в мире одинаков.

5.Ход времени одинаково равномерен в прошлом, настоящем и будущем.

6.Время простирается от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперед в будущее.

7.Время обладает одним измерением.

8.Промежутки времени отмеряются, складываются и вычитаются, как отрезки евклидовой прямой.

Таково абсолютное время классической механики.

Классическая механика осознала, зафиксировала и описала те свойства времени, которые поддаются непосредственному восприятию в повседневном опыте. Время классической механики — это время макромира, мира, масштабом и мерой которого служит сам человек и окружающие его тела природы. Микромир, мир атомов и элементарных частиц, был еще недоступен науке. О макромире, о Вселенной в целом можно было тогда только строить гипотезы. Но огромное разнообразие явлений макромира, связанных с движениями тел, получило полное, надежное и точное объяснение. В основе этого объяснения, лежало то понимание времени, которое сложилось у Галилея и было ясно и четко сформулировано Ньютоном. Абсолютное время, неподвластное никаким воздействиям, с раз и навсегда заданным темпом — вот исходная аксиома классической механики. Успехи классической механики в объяснении явлений макромира, чрезвычайная плодотворность ее применений в конструировании различных машин, механизмов, сооружений — все это рассматривалось как подтверждение аксиомы абсолютного времени.

Свойства времени, установленные и проверенные классической механикой в движениях макроскопических тел, не подлежат отмене или пересмотру. Это достижение, которое останется в науке навсегда. Но уже и основоположникам классической механики было понятно, что от четкого выяснения непосредственно проявляющихся свойств времени еще очень далеко до постижения его глубинного физического содержания.

Новый крупнейший шаг на этом пути был сделан спустя почти три столетия, в начале XX века, усилиями Эйнштейна и других физиков и математиков, подготовивших появление теории относительности. Эйнштейн говорил, что теория относительности — это дом с двумя этажами. Первый этаж — так называемая специальная теория относительности 1905 год, а второй — общая теория относительности 1908—1916 годы. На обоих своих «этажах» теория Эйнштейна имеет дело с самыми фундаментальными представлениями о физическом мире, предмет которых — теория времени, пространства и тяготения. (см. Примечание 1)

Классическая механика действует в макромире. Как было установлено и осознано в начале 20 века, область ее применения ограничена в двух важнейших отношениях. Во-первых, скорости исследуемых ею движений должны быть малы по сравнению со скоростью света. Во-вторых, силы тяготения, управляющие движениями тел, должны быть слабыми, чтобы они не могли разогнать эти тела до скоростей, сравнимых со скоростью света.

Теория относительности вышла за эти рамки. Она не отбросила классическую механику, а включила ее в себя в качестве частной, приближенной теории, действующей при должных ограничениях скорости и сил тяготения. Теория относительности открыла новые свойства времени.

Как и в классической механике, эти свойства проявляются прежде всего через движение физических тел. Вместе с тем время оказалось теснейшим образом связанным с пространством. Вместе с пространством оно составляет единый четырехмерный мир, в котором и происходят все физические явления. Это единство времени и пространства, обнаруживаются тогда, когда скорости движения тел приближаются к скорости света.

В теории относительности время оказывается не абсолютным. Во-первых, абсолютного смысла лишается понятие одновременности. В классической механике два события, одновременность которых зафиксирована по каким-то одним часам, остаются одновременными и по всем другим часам, движущимся относительно первых и относительно друг друга. Теория относительности утверждает, что это не так: то, что одновременно по одним часам, не одновременно по другим часам, если они движутся друг относительно друга. Имеется, конечно, приближенная одновременность, когда скорость часов мала по сравнению со скоростью света — это и есть область действия классической механики. Но когда скорость приближается к скорости света, два события, зафиксированные как одновременные по одним часам, оказываются случившимися в существенно разные моменты времени по другим часам, очень быстро движущимся относительно первых.

Во-вторых, сам темп времени теперь зависит от движения и становится поэтому относительным. Часы, движущиеся относительно нас, всегда представляются нам отстающими. Это означает, что измеряемое ими время замедлено в своем беге. Конечно, и в этом случае эффект на самом деле заметен только при больших скоростях.

Наконец, в-третьих, время оказывается подверженным действию сил тяготения, они влияют на его темп: там, где имеются силы тяготения, время течет медленнее, чем в отсутствие этих сил. Различие в темпе времени практически незаметно при земном тяготении, но оно тем значительнее, чем сильнее тяготение. В присутствии очень сильного тяготения, например вблизи черной дыры, темп времени столь сильно замедляется, что оно даже как бы останавливается там в своем беге.

Теория относительности дает представление о том, как и от чего зависит темп времени и отмеряющий его ход часов. Она позволяет построить физико-математические модели, описывающие время и пространство Вселенной как целого. На ее основе(… Фридман )предсказал общую динамику Вселенной, а учет в его теории данных астрономии позволил установить, что космологическое расширение продолжается приблизительно 15 или 18 миллиардов лет.

Так в физике появилась мера времени, определяющая темп эволюции всей Вселенной. Возраст нашей Галактики на несколько миллиардов лет меньше возраста Вселенной.

Солнце и Земля еще моложе — им около 5 миллиардов лет. Вселенная как целое старше галактик, звезд, планет, а также и самих атомных ядер и элементарных частиц, из которых состоят все ее тела и системы.

О возрасте атомных ядер имеются непосредственные экспериментальные данные. Они получены из измерений природной распространенности на Земле некоторых радиоактивных элементов. Возраст самых старых их ядер достигает 15 или даже 18 миллиардов лет. Замечательно, что эти данные согласуются с космологическими оценками возраста мира. Конечно, точность, с которой в обоих случаях определяется возраст, не слишком высока, и потому совпадение этих величин нельзя понимать слишком буквально.

Глава 6. «Чувство времени».

1.1.  Биоритмы.

Биологические ритмы (биоритмы) − периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным в организме человека выявлено около 400 суточных ритмов.

Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.

Историческая справка (см. Примечание 2)

О существовании биологических ритмов людям известно с древних времен.

О правильном образе жизни, питании, чередовании фаз активности и отдыха писали еще ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие.

Основателем науки о биоритмах – хронобиологии – принято считать немецкого врача , который в 1797 году обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека.

Первые систематические научные исследования в этой области начали проводиться в начале XX века, в том числе российскими учеными И. П. Павловым, В. И. Вернадским, А. Л. Чижевским и другими.

К концу XX века факт ритмичности биологических процессов живых организмов по праву стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. Но до последнего времени природа и все физиологические свойства

19

биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в процессах жизнедеятельности живых организмов очень большое значение.

Поэтому исследования биоритмов пока представляют собой процесс накопления информации, выявления свойств и закономерностей методами статистики.

В результате в науке о биоритмах возникло два научных направления: хронобиология и хрономедицина.

Советские ученые Ф. И. Комаров и С. И. Рапопорт в своей книге «Хронобиология и хрономедицина» дают следующее определение биоритмов: «Ритм представляет собой характеристику периодической временной структуры. Ритмичность характеризует как определенный порядок временной последовательности, так и длительность отрезков времени, поскольку содержит чередование фаз различной продолжительности». (см. Примечание 3)

Одной из основных работ в этой области можно считать разработанную хронобиологом Ф. Хальбергом в 1964 году классификацию биологических ритмов.

По поводу природы биоритмов было высказано множество гипотез, производились многочисленные попытки определить ещё целый ряд новых закономерностей.

Вот некоторые из них.

Шведский исследователь Э. Форсгрен (E. Forsgren) в опытах на кроликах обнаружил суточный ритм гликогена и желчеобразования (1930).

Советские ученые Н. Е. Введенский, , И. П. Павлов и В. В. Парин осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникновения ритмических процессов в нервной системе и показали, что колебания характеристик состояния нервной системы определяются прежде всего ритмами возбуждения и торможения.

В 1959 году Юрген Ашофф, впоследствии директор Планковского Института физиологии поведения в Андексе (Германия), обнаружил закономерность, которая была названа «правилом Ашоффа» (под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки): «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте».

Им было установлено, что при длительной изоляции человека и дневных животных в темноте, цикл «бодрствование-сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Ю. Ашофф предположил, что именно свет стабилизирует циркадные ритмы организма.

Классификация биоритмов

Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.

Классификация биоритмов по Ю. Ашоффу (1984г.) подразделяется:

- по их собственным характеристикам, таких как период;

- по их биологической системе, например популяция;

- по роду процесса, порождающего ритм;

- по функции, которую выполняет ритм.

Диапазон периодов биоритмов широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать, в отдельных клетках, в целых организмах или популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость. Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. У других ритмов, о которых упоминалось выше, периоды остаются неизменными в естественных условиях, то есть они синхронизированы с такими циклами внешней среды, как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает «свободно», со своим собственным, естественным

периодом.

Наиболее распространена классификация биоритмов по Ф. Халбергу (1964), по частотам колебаний, то есть по величине, обратной длине периодов ритмов:

Зона ритмов	Область ритмов	Длина периодов
Высокочастотная	Ультрадианная	менее 0,5 ч
		0,5 — 20 ч
Среднечастотная	Циркадная	20 — 28 ч
	Инфрадианная	28 ч — 3 сут
Низкочастотная	Циркасептанная	7 + 3 сут
	Циркадисептанная	14 + 3 сут
	Циркавигинтанная	20 + 3 сут
	Циркатригинтанная	30 + 7 сут
	Цирканнуальная	1 год + 2 мес

Инфрадианные ритмы

Ритмы длительностью больше суток. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек).

Существует тесная зависимость между фазой солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом «переполюсовки» магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, то есть 22 года). В деятельности Солнца выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий. Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных (околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и др.