Изменять следует не биологию, а физику.

А. Лима-де-Фариа, цитолог.

«Золотая» арифметика, как математическая система из операций с числами Фибоначчи 1, 1, …, F_n, …, числами Люка 1, 3, …, L_n, … и целыми степенями Фидиевых скаляров φ = 0,618 и Ф = 1,618 структурно подобна когнитивной арифмометрии, как способу решения некоторых задач механики и физики, основанному на нестандартной метрологии и не требующему обычных вычислений. При этом «золотая» арифметика, в части, воспринятой когнитивной арифмометрией, имеет «скверную» (от англ. square – площадь) интерпретацию, пригодную в качестве формальной основы зрительного распознавания движений – ускоренных или равномерных по скорости.

В 1998 году во время 17-дневного полета на борту шаттла «Columbia» был поставлен эксперимент, подготовленный CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) и Римским Научном Институтом Санта Люсии (Santa Lucia Scientific Institute in Rome). Астронавты ловили теннисные мячи, выстреливаемые пружинной пушкой. При этом специальная аппаратура измеряла тонус мышц руки, принимавшей ударный импульс, а движения ловца фиксировала инфракрасная видеокамера [1].

Полученные данные свидетельствуют о том, что в ходе опыта испытуемые долгое время вели себя подобно больным с травмами мозга. И только на 15-ый день их игровое поведение стало адекватным решаемой задаче. А до этого реакции астронавтов были преждевременными: человек, привязанный к креслу, «принимал» удар немного раньше, чем мяч, подаваемый как бы сверху, касался его раскрытой ладони. И такие «промахи» объяснимы тем, что астронавты были заранее настроены на «падение» мячика с ускорением, для которого в их положении не было физической причины. Ведь от пушки до ладони мяч летел с постоянной скоростью, то есть «по инерции», отслеживаемой глазами.

Анализируя данные опыта, нейрофизиологи предположили, что мозг давал руке неверные команды, руководствуясь неактуальными сведениями о движущемся предмете, не соответствующими условиям невесомости. Но в конце концов зрительная система «установила» факт отсутствия ускорения в прямолинейном полете мячика и мозг стал руководить ладонью и предплечьем согласно наблюдаемой реальности. И на этом основании появилась гипотеза (Joe McIntyre, College de France), что мозг располагает какой-то моделью гравитации, которая снова вступила в свои права, как только астронавты из невесомости вернулись на Землю.

На самом же деле орбитальный опыт показал, что речь идет о способности мозга распознавать движения и отличать равномерные от ускоренных, наблюдаемых не только в падении предметов под влиянием гравитации. Ведь стремительное приближение чего-либо массивного требует немедленной реакции наблюдателя, так как может представлять опасность для организма. И по этой причине неприятное чувство, известное как «страх высоты», досталось нам от человекообразных предков, не единожды попадавших в невесомость – при падении с дерева, например. При этом вид ускоренно приближающейся земли и жуткое ощущение отказа вестибулярного аппарата настолько закрепились в наследуемой памяти, что младенец, уложенный ничком на прозрачную столешницу, рефлекторно напрягает мышцы, как бы готовясь к удару об пол, если даже у него не было собственного опыта падения.

И хотя Макинтайер приводит пример с врожденным «страхом высоты» в качестве обоснования своей гипотезы о неизвестной физикам модели тяготения, встроенной в мозг человека, на самом деле правдоподобнее выглядит предположение о том, что зрительная система вообще способна отличать движение равномерное (по скорости) от качественно иного – ускоренного. А свободное падение, которое человек воспринимает и как наблюдатель и как объект гравитационного воздействия, служит всего лишь частным примером последнего. И тем не менее гравитацию, выступающую как невесомость орбитальной лаборатории с летящими в ней мячами и дополненную их же невесомостью в надземном полете по параболам, требуется понять по-новому с учетом особенностей зрительного восприятия, основанного на распространении света отдельными квантами, вряд ли несущими прямую информацию о скоростях и ускорениях наблюдаемых объектов.

Итак, фактологический анализ орбитального эксперимента приводит к обоснованному предположению: распознавание движений – инерционного (прямолинейного) и неравномерного (ускоренного) – сформировалось эволюционно, органически свойственно зрительной системе человеческого мозга и в первую очередь предназначено для решения задач бегства-преследования, жизненно важных для организма. Отсюда следует формулировка задачи: требуется выделить скрытые признаки скорости и ускорения, не отмеченные известными моделями механического движения. При этом необходимо учесть основное противоречие между имеющимися теориями и практикой зрительного восприятия движений: формально кинематика объектов обычно моделируется в непрерывных параметрах (пространство + время), а воспринимается зрением дискретно – стробоскопически с частотой около 25 кадров в секунду.

Фрагмент стробоскопической фотосъемки мячика, дважды отскочившего от горизонтальной поверхности.

Ясно, что поставленную задачу надо рассматривать в нескольких аспектах.

Релятивный аспект предполагает восприятие относительности без систем отсчета на том основании, что в первом приближении речь идет не о метрологической («точной» с присвоением размерности), а о когнитивной – познавательной оценке кинематических характеристик – скоростей и ускорений – по принципу: либо одно, либо другое. При этом ускорение не считается изменением скорости, как в обычной механике с дифференциальным хроно-геометрическим формализмом.

Гравитационный аспект, важнейший в эксперименте, необходимо выделяет

– невесомость мяча в прямолинейном полете по орбитальному отсеку,

– невесомость отсека в движении вокруг Земли под влиянием центрально-симметричного тяготения,

– невесомость предмета на траекторной параболе в условиях тяготения, локально-однородного по ускорению свободного падения.

То есть, речь идет о математическом моделировании невесомости, которое является альтернативой силовому (в пределах статики) пониманию тяготения и не предполагает динамических свойств гравитационного ускорения как процесса, наблюдаемого зрением.

В аспекте дискретности распространения света, как корпускулярного переносчика информации о движении, воспринимаемого клетками-сенсорами сетчатки глазного дна отдельными квантами (то есть, поштучно: один фотон – один сенсор), выше отмечено, что вряд ли свет приносит количественные сведения (по типу радара) о скорости или ускорении наблюдаемого объекта.

Метрологический аспект в частности заключается в принципе реагирования сетчатки не на абсолютные, а на относительные изменения освещенности глазного дна, что обеспечивает работу зрения при перепадах яркости в сто миллионов раз.

Фотохимический аспект представлен реакцией, генерирующей в клетке-сенсоре потенциал возбуждения, суммируемый с сигналами от других датчиков группы по принципу полей и бегущий по зрительному нерву к коре головного мозга с многократным усилением.

Нейрофизиологический аспект хорошо изучен и устанавливает дискретный (циклический) характер работы зрительной системы мозга по когнитивной организации в виртуальное отображение реальности электрохимических сигналов от клеток-датчиков сетчатки глазного дна.

Таким образом, аспекты развернутой задачи Макинтайера делятся на физико-метрологические и нейрофизиологические. При этом и классическое и релятивистское понимание физики гравитации и процесса распространения света, основанное на эталонированной метрологии, не отвечает дискретному режиму работы зрения и не учитывает принципиального различия между механическим движением вещества и бегом потенциалов возбуждения по нервам, поддерживаемым перекачкой ионов сквозь их белковые оболочки.

Противоречие между континуальной механикой и очевидной цикличностью нейрофизиологии зрения преодолимо в рамках когнитивной арифмометрии как способа решения некоторых задач классической механики и общей физики (в том числе связанных с вопросами относительности, гравитации и распространения света) приемом секстетного моделирования, по сути дискретным. Тем самым когнитивная арифмометрия (арифметика + нестандартная метрология) согласовывает различные аспекты проблемы, поставленной в 1998 году экспериментом на борту шаттла «Колумбия». При этом когнитивная арифмометрия, основанная на принципе виртуального масштаба, может оказаться математической физикой и метрологией для биологии.

формате PDF (3055Кб)