Земля –колыбель человечества, но нельзя же вечно жить в колыбели…

К.Э. Циолковский

Эти заметки являются первой попыткой автора сформулировать свои представления о связи альфа-ритма головного мозга человека с естественными резонансными электромагнитными колебаниями в полости Земля-ионосфера и о возможном влиянии этой жизненно важной для Homo sapiens взаимосвязи на последствия выхода человека за пределы ионосферы – в дальний космос.

К сожалению, изыскания по этой проблеме автор не возобновлял с 1975-80 гг., и лишь тогда же, в основном, им были собраны исходные материалы по соответствующей тематике, обобщенные в этих заметках. Поэтому сегодня некоторые из источников, приведенных в списке литературы, возможно, устарели.

В настоящее время мною ведется поиск новых публикаций по обсуждаемым здесь проблемам, в том числе – поиск материалов в сети Интернет.

Ученым, занимающимся космическими исследованиями и космонавтикой, крайне важно знать, насколько тесно связаны живые организмы с земными условиями существования, безопасен ли для них длительный и дальний отрыв от Земли, где протекает их многовековая эволюция.

А.Л. Чижевский еще в 1936 г. подчеркивал (см. [16]), что мы не можем изучать организм как нечто обособленное от космотеллурической среды (т.е. от всей внешней среды – от Земли до космоса), ибо живой организм не существует в отдельности, вне этой среды, и все его функции непрерывно связаны с нею. Каждый атом живой материи находится в постоянном, непрерывном соотношении с атомами окружающей среды – природы; каждый атом живого резонирует на соответствующие колебания атомов природы.

Как справедливо заметил Н.А. Агаджанян [1], живые организмы в течение многих миллионов лет живут в условиях ритмических изменений геофизических параметров среды. В процессе эволюционного развития у них выработались приспособления, которые помогают им наилучшим образом согласовываться с условиями внешней среды.

Ю.А. Холодов, характеризуя соответствующие вывода А.П. Дуброва [3], образно написал в [12], что физические поля Земли могут играть роль своеобразного дирижера, благодаря деятельности которого согласованно играет оркестр, называемый жизнью. Удаление дирижера не скажется на существовании музыкантов. Более того, некоторое время они смогут работать и без дирижера. Но затем неизбежно рассогласование. А если же работа дирижера резко изменяет свой характер, то согласованность игры оркестра нарушится еще скорее.

Земля – колыбель жизни, колыбель человечества, колыбель разума! И все, что здесь говорилось о роли ритмов этой колыбели для живых организмов, в первую очередь относится к Homo sapiens – человеку разумному.

Остановимся на двух участниках этой ритмической "связки": Разум и Земля.

Более полувека назад немецкий психиатр Ганс Бергер, изучая электрическую активность головного мозга человека, впервые обнаружил слабые колебания с частотой около 10 в секунду и назвал их альфа-волнами. Их размах, или амплитуда, составляет всего около 30 миллионных долей вольта. Таки образом был открыт альфа-ритм, наиболее четкий образец всех упорядоченных проявлений – паттернов электрической активности мозга.

Через 25 лет изучение этих еле заметных волн выросло в новый раздел науки, называемый электроэнцефалографией (ЭЭГ). Основными типами ритмов мозга, регистрируемыми на электроэнцефалограммах человека, являются (см., например, [10], [5]):

Добавим, что в 1968 г. американскому исследователю Д. Коэну удалось зафиксировать вокруг головы человека (бесконтактным методом – в отличие от ЭЭГ) слабые колебания магнитных полей, возникающих одновременно с колебаниями электрических биопотенциалов мозга. Он назвал полученную запись магнитоэнцефалогаммой (МЭГ). Колебания в магнитоэнцефалограмме по частоте совпадают с преобладающим ритмом электроэнцефалограммы – альфа-ритмом (см., например, [3], [14]).

Грей Уолтер [9],[10] и американский психолог Уоррен Мак-Каллок высказали достаточно обоснованную гипотезу о том, что альфа-ритм характеризует процесс внутреннего "сканирования" мысленных образов при сосредоточении внимания на какой-нибудь умственной проблеме. Наблюдается, например, любопытное совпадение между частотой альфа-волн и периодом инерции зрительного восприятия (примерно 0.1 секунды).

Когда мы закрываем глаза, наши альфа-ритмы усиливаются и приобретают характер длинных рядов синусоидальных колебаний. У большинства людей альфа-волны исчезают, когда они открывают глаза и перед ними возникает та или иная реальная картина. Это позволяет думать, утверждает Грей Уолтер [10], что альфа-ритм – это процесс сканирующих поисков паттерна, затухающий, когда паттерн найден.

Когда мы начинаем испытывать сонливость, на электроэнцефалограмме прежде всего наблюдается уменьшение интенсивности альфа-волн, свойственных состоянию бодрствования, и их постепенное замещение тэта-ритмами. У спокойно спящего человека доминируют медленные дельта-волны, хотя во время сна могут возникать несколько периодов появления быстрых колебаний – веретенообразных групп волн сигма-ритма с частотой около 14 циклов в секунду – спящий видит сны.

Здесь следует отметить то обстоятельство, что у большинства людей время сна и ослабления альфа-ритмов соответствует ночному времени суток. Грей Уолтер считает, что сон – это наследие далекого прошлого, когда при наступлении ночи человек испытывал потребность устраниться от активной деятельности. А медленные ритмы, в частности – дельта-волны, являются как бы "охранителями" мозга.

Колебания альфа-ритма и другие электромагнитные проявления мозговой деятельности отображают весьма сложные психо-физиологические процессы в живом мозгу.

Имеющиеся статистические и экспериментальные данные определенно свидетельствуют в пользу того, что характер альфа-ритма является врожденным и, вероятно, наследственным.

Характер альфа-ритма сугубо индивидуален. Исследования, проведенные Греем Уолтером [10], показали, что у большинства людей, имеющих четко выраженный альфа-ритм, преобладает способность к абстрактному мышлению. У незначительной группы испытуемых обнаруживается полное отсутствие альфа-ритмов даже при закрытых глазах. Эти люди свободно мыслят зрительными образами, однако испытывают трудности в решении проблем абстрактного характера.

Другая особенность – ограничение скорости, наложенное частотой альфа-ритмов (варьирующей у разных людей от 8 до 13 циклов в секунду) на быстроту наших сенсорных и психических реакций. Более быстрый ритм, как утверждает Грей Уолтер, гарантирует большую оперативность решений и действий.

Итак, альфа-ритм безусловно связан с формами мышления, с природой образов, возникающих в мыслящем мозгу. Механизм, действие которого мы обнаруживаем в расчете, предвидении и воображении, мозг человека должен был приобрести на очень ранних этапах человеческой истории. Позднее возникли процессы абстрактного мышления и контроля – то, что мы называем волей.

Грей Уолтер еще в 1953 г. [10] предположил, что "чувствительность мозга к электрическим воздействиям могла бы обеспечить связь с некоторым началом, пронизывающим все вокруг нас"!..

Хотя первые предположения о существовании верхних ионизированных электропроводящих слоев атмосферы Земли были высказаны еще в конце прошлого века, прямые опыты, доказавшие существование ионосферы Земли, относятся к 1925 г. Отражение радиоволн различных диапазонов от ионосферы, окружающей Землю на высотах от 50-100 км, обеспечивает их распространение на большие расстояния, вплоть до кругосветных.

Исследуя электромагнитные поля в сферическом слое, ограниченном поверхностью Земли и нижней ионосферой, В.О. Шуман в 1952 г. сначала теоретически предсказал, а затем экспериментально подтвердил существование естественных резонансов в полости Земля-ионосфера. Предсказанные им резонансные частоты соответствуют так называемым "стоячим волнам" в тонком сферическом волноводе Земля-ионосфера, и длина волны для электромагнитных колебаний основного резонанса близка к длине окружности земного шара – вспомним оценку для альфа-ритма мозга человека, приведенную в предыдущем разделе. В дневные часы Шуманом и Кёнигом были зарегистрированы одиночные "цуги" колебаний амплитудой до 100 мкВ/м с частотой заполнения 9 Гц, обычно длившиеся 0.3-3 сек, реже до 30 сек.

Работы Шумана вызвали большой интерес. Открытые им резонансные явления часто стали называть его именем – "шумановские резонансы". Дальнейшие теоретические изыскания и многочисленные измерения, предпринятые различными учеными, позволили уточнить свойства резонатора Земля-ионосфера и оценить суточные, сезонные и глобальные особенности электромагнитных колебаний на резонансных частотах. Обзор некоторых результатов этих исследований см., например, в [11].

По единодушному мнению большинства специалистов, причиной возбуждения электромагнитных колебаний на резонансных частотах, определяемых формой и размерами Земли, служат разряды атмосферного электричества – молнии, вызываемые всей совокупностью гроз на земном шаре (примерно 100 разрядов в секунду).

В спектре шумановских резонансов наблюдаются четко выраженные максимумы, соответствующие резонансным частотам, определяемым по формулам

Усредненные спектры шумановских резонансов, экспериментально зарегистрированные в Arrival Heights, Антарктика (AH), в Sondrestromfjord, Гренландия (SS), и в Стэнфорде, Калифорния, США (SU) за период с января по март 1990 г., показаны на рисунке.

По измерениям, проведенным авторами [4] летом 1963 г. в Таджикистане, для первых двух резонансных частот были получены следующие результаты:

- частота = 8.5 Гц, ширина полосы резонанса (на уровне 0.5) = 2.5 Гц;

- частота = 14.5 Гц, ширина полосы резонанса (на уровне 0.5) = 4.5 Гц.

Резонансные колебания в волноводе Земля-ионосфера наиболее отчетливо выражены вблизи возбудителей этих колебаний – мировых очагов гроз (Африка, Южная Америка, Индонезия, Индия). Поэтому их интенсивность при измерениях на средних широтах выше, чем в приполярных регионах.

По мнению Ю.А. Холодова [12], возникает мысль о неслучайном сходстве ритмов разума – альфа-ритмов мозга человека и ритмов Земли – низкочастотных пульсаций электромагнитного поля в слое Земля-ионосфера. Не исключено, что при формировании мозговой деятельности в процессе эволюции ритмы внешней среды привели к созданию внутренних ритмов.

Получается, что естественные электромагнитные поля явились необходимым условием зарождения жизни, а затем и разума на Земле. И их роль не ограничивается ролью акушера, помогающего лишь при родах…

Из гипотезы о роли геофизических полей и их ритмов как синхронизатора жизни и колыбели разума следуют, по крайней мере, три важных проблемы:

1. Имеются ли экспериментальные подтверждения реальной взаимосвязи альфа-ритма мозга человека с электромагнитными резонансными колебаниями в волноводе Земля-ионосфера?
2. Какова роль этих геофизических полей (резонансных колебаний) в эволюции живых организмов и становлении разума на Земле?
3. Надо ли человеку брать с собой соответствующие физические поля (или их "заменители") при полетах в дальний космос?

В настоящее время (см. раздел "От автора") автор располагает еще крайне скудной информацией по этим проблемам. Однако известны некоторые экспериментальные наблюдения, прямо или косвенно позволяющие хотя бы наметить пути их решения.

Исследования по биологическому действию электромагнитных полей искусственного или естественного происхождения обычно объединяются под названием "электромагнитная биология". Число публикаций по этой междисциплинарной тематике с началом космической эры непрерывно растет, перевалив сейчас за предел 1000 сообщений в год [15].

Проводятся по меньшей мере три принципиально различных вида экспериментов [8]:

- изучаемый биообъект на некоторое время экранируется от внешних электромагнитных полей;

- непрерывно регистрируются некоторые показатели организма с одновременной фиксацией изменений электромагнитного поля Земли.

Но, например, в большинстве экспериментов по активному воздействию искусственных электромагнитных полей на организм человека применялись частоты, не совпадающие с индивидуальной частотой альфа-ритма у подопытных лиц (как правило, электроэнцефалограммы при этих опытах не регистрировались). Почти во всех случаях исследования проводились при очень больших значениях напряженности электромагнитного поля, от десятых долей до сотен В/м, существенно превышающих естественные уровни колебаний альфа-ритма и шумановских резонансов.

Попытаемся обобщить и обсудить немногие уже известные данные по сформулированным ранее трем основным проблемам.

Норберт Винер со своими коллегами в 1958 г. исследовал тонкую структуру частотного спектра биотоков мозга, регистрируемых при электроэнцефалографии у бодрствующих людей, находившихся в покое, с закрытыми глазами. Он обнаружил, что в центре спектра альфа-ритма, имеющего частоту около 10 Гц, имеется очень узкая линия, поднимающаяся из углубления. Математические выкладки, приведенные в [2], показывают, что такой эффект может иметь место в нелинейной системе при взаимодействии близких частот двух источников колебаний (явление "затягивания" частот). Автор данных заметок полагает, что такими источниками, взаимодействующими в мозгу человека, могут быть альфа-волны мозга и колебания основной резонансной частоты волновода Земля-ионосфера.

Заметим, что эксперименты по воздействию на мозг человека внешних искусственных источников низкочастотных колебаний, близких к альфа-ритму, проводились многими исследователями: ритмическое зрительное раздражение мощными источниками мелькающего света, установленными перед открытыми или закрытыми глазами (т.наз. "фликер"); непосредственное воздействие на мозг интенсивного переменного электрического поля и т.д. (см., например, [10], [2]). Такие мощные внешние источники действительно действуют на мозг человека, вызывая неприятные ощущения.

Далее, как сообщалось в [1], ночью, особенно между 2 и 4 часами, у бодрствующих людей отмечается замедленность в действиях, увеличивается число ошибок при решении арифметических задач. Но мы уже отмечали, что именно в ночные часы существенно уменьшается напряженность поля шумановских резонансов и что процессы абстрактного мышления, повидимому, связаны с альфа-ритмами мозга человека.

Наши знания о происхождении человека, о его расселении по планете, весьма фрагментарны. Однако можно уверенно предполагать, что единство человечества объясняется единством его происхождения. Единообразие Homo sapiens - "человека разумного", как вида, объясняется, видимо, тем, что причины его происхождения были едиными. Думается, что этими причинами были крупные мутации.

Интересно в связи с этим высказывание И.И.Мечникова [6]: "Из суммы всех известных данных мы имеем право вывести, что человек представляет остановку развития человекообразной обезьяны более ранней эпохи. …Человек может быть рассматриваем как "необыкновенное дитя" человекообразных обезьян, дитя, родившееся с гораздо более развитым мозгом и умом, чем у его родителей…".

С открытием останков наших древнейших предков – человекообезьян-австралопитеков в Южной Африке, а затем Homo habilis – "человека умелого" и его орудий труда в ущелье Олдувей и в районе оз. Рудольфа (экваториальная Восточная Африка), можно утверждать, что человек существует на Земле около 2-2.8 миллионов лет.

Экспериментальных данных, известных автору, здесь весьма мало. Психо-физиологическое состояние космонавтов на околоземных орбитах, то есть на удалениях в сотни километров от поверхности Земли, не является показательным, ввиду "просачивания" низкочастотных электромагнитных колебаний сквозь ночную ионосферу.

Более характерными могли бы быть сведения о психо-физиологическом состоянии американских астронавтов при полетах на Луну. К сожалению, автор не располагает соответствующей информацией. Правда, в [13] сообщалось, что будущих астронавтов американский ученый Бейшер помещал на 5-10 дней в специальную камеру, экранирующую магнитные поля и детально исследовал их физиологическое состояние. Никаких серьезных отклонений не было обнаружено. Однако, субъективное ощущение сплошного света в этих условиях наступало при меньшей частоте световых мельканий, чем в нормальных условиях у того же человека. Этот результат хорошо согласуется с уже упоминавшимися результатами экспериментальных исследований Кёнига по изучению влияния изменений напряженности поля электромагнитных колебаний первого шумановского резонанса на время реакции человека на оптический сигнал.

Но вспомним приведенное в начале этих заметок образное сравнение физических полей Земли с дирижером, управляющим оркестром-жизнью… Что произойдет при значительно более длительном отсутствии резонансной "подпитки" мозга, например, при полете на Марс? Не приведет ли это к постепенному ослаблению альфа-ритмов и, как следствие, не только к нарушению нормальных зрительных реакций, но и к подавлению процессов абстрактного мышления у космонавтов?..

Возможно, любознательный автор стучится в уже открытую дверь, не располагая современными данными о характеристиках мыслительной деятельности человека в условиях дальнего космического полета (или при его эффективной имитации). Поэтому буду чрезвычайно признателен за любые отклики на эти заметки, тем более – за какую-либо содержательную информацию по затронутым здесь проблемам.

9 июня 1998 г.