50 Гц повышают внимание

— 11.01.09 17:36 —

ТЕКСТ: Владимир Грамм

ФОТО: IOFFER.COM

Лампы дневного света могут значительно ускорить зрительную реакцию, но лишь в том случае, если освещают требующий реакции объект очень ненадолго. В противном случае постоянное мерцание в освещённом лампой месте лишь затормаживает выполнение задачи на распознавание. Мерцания с частотой меньше 50 Гц также скорее отвлекают, чем помогают концентрации.

Такие выводы можно сделать из работы британских, германских и израильских нейрофизиологов под руководством Сэмьюэла Чидла, изучивших влияние мерцаний, которые невозможно различить осознанно, на скорость, с которой люди замечают появление образов на предварительно «подмигивавшем» участке экрана. Соответствующая работа опубликована в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.

В отличие от ламп накаливания, которые не успевают сколько-нибудь заметно остыть за время, пока переменный ток в сети снижается до нуля и вновь возрастает, лампы дневного света успевают практически полностью вспыхнуть и погаснуть 100 раз за секунду (частота мерцания вдвое больше частоты тока в розетке, поскольку свечение лампы не зависит от того, в какую сторону идёт через неё ток). Однако человеческое зрение такого быстрого моргания не замечает, и лишь некоторые способны увидеть мерцание исправной люминесцентной лампы боковым зрением, которое лучше приспособлено для детектирования быстрых изменений изображения.

Однако частота мерцания ламп накаливания попадает в частотный диапазон так называемых мозговых γ-волн – колебаний с частотами от примерно 35 Гц до 120 Гц, которые отчётливо проявляются на электроэнцефалограммах. По некоторым представлениям, косвенно подтверждённым экспериментом, именно гамма-модуляция активности визуальных нейронов обеспечивает концентрацию внимания на соответствующем этим нейронам участке поля зрения при распознавании образов.

Отсюда недалеко до предположения, что искусственное возбуждение колебаний в нейрофизиологическом (не путать с электромагнитным!) γ-диапазоне может способствовать концентрации внимания. Чидл и его коллеги решили проверить, так ли это для мерцаний с частотой в 25 Гц, 30 Гц и 50 Гц.

Для этого нейрофизиологи попросили добровольцев максимально быстро определить, в каком месте экрана появится заданный образ. Перед появлением образа некоторые участки заранее начинали незаметно мерцать с интересующей учёных частотой. При этом амплитуда мерцания была подобрана таким образом, что заметить её осознанно было невозможно – даже в том случае, если подопытных предупреждали о наличии такого сигнала.

Как оказалось, 50-герцовые колебания и вправду значительно, в среднем на 20–25 мс повышали скорость реакции. Правда, для этого предварительный сигнал должен был «готовить» внимание в течение минимум 200 мс, а эффект «повышенного внимания» улетучивался примерно в течение 50–100 мс после окончания подмигивания.

Кроме того, если подмигивание продолжалось больше, чем полсекунды, скорость реакции на появление образа в мерцающем участке поля зрения, напротив, снижалась.

Для частоты в 30 Гц подобного эффекта обнаружить не удалось, а более высокие частоты учёные не проверяли, поскольку гипотеза о влиянии γ-волн на внимание предполагает, что с концентрацией связаны волны в диапазоне от 40 Гц до 70 Гц.

Вопрос о влиянии ламп дневного света, гаснущих 100 раз в секунду, остаётся открытым, хотя результаты Чидла и его коллег указывают, что такая возможность никак не закрыта. В любом случае продолжительное мерцание с частотой из γ-диапазона концентрацию снижает, а на выход в рабочий режим большинству люминесцентных ламп нужна минимум пара секунд.

Непостоянная постоянная

Сравнение результатов двух на первый взгляд разных экспериментов привело физиков к, возможно, одному из самых фундаментальных открытий за последнее время. Согласно предварительным данным, соотношение масс двух элементарных частиц – протона и электрона – величина непостоянная.

Как передает Nature, группа лазерщиков из Свободного университета в Амстердаме (Нидерланды) под руководством Вима Убакса измерила поглощение молекулами водорода излучения ультрафиолетового лазера. Дело в том, что точные частоты, которые поглощает молекула H2, состоящая из двух протонов и двух электронов, зависят от соотношения масс входящих в ее состав частиц. Зная частоты, можно вычислить и соотношение.

Полученные в лаборатории результаты ученые сравнили с данными анализа двух водородных облаков, находящихся в 12 млрд световых лет от Земли. Облака подсвечены находящимися за ними квазарами, что фактически создает имитацию лабораторного эксперимента в космических масштабах. Зная параметры принимаемой волны и расстояние до изучаемых объектов, астрофизики из Южной европейской обсерватории в Чили смогли определить частоты, поглощенные водородными облаками. И, соответственно, вычислить соотношение масс протонов и электронов в обоих облаках.

Сравнение показало, что за время, составляющее около 95% возраста Вселенной, соотношение масс протона и электрона уменьшилось на 0,002%.

Авторы работы сообщили о своем открытии в журнале Physical Review Letters.

Ученые отмечают, что они только на 99,7% уверены в полученном результате. Это, по мнению физиков, лишь слегка лучше, чем «свидетельство в пользу», и не считается полноценным наблюдением эффекта. Однако если данные подтвердятся, то непостоянность константы может перевернуть все сегодняшние представления о природе сил в нашей Вселенной. Если удастся доказать непостоянство хотя бы одной из физических констант, автоматически перестанут считаться постоянными и другие.

Обнаруженный эффект может стать первым подтверждением непостоянности физических констант и толчком к созданию совершенно новой теории мироздания.

В настоящее время на роль единой теории, описывающей все существующие явления, претендует М-теория (вариант теории струн). Ее можно считать состоятельной в том случае, если Вселенная имеет не четыре пространственно-временных измерения, а одиннадцать. Следовательно, наблюдаемые нами постоянные фактически могут и не быть действительно фундаментальными. В этом случае истинные константы существуют в полном многомерном пространстве, а мы видим лишь их трехмерные проекции.

По существу это не первый случай, когда физики подозревают физические константы в непостоянстве. Самой активно и давно исследуемой с этой точки зрения величиной является постоянная тонкой структуры α. Эта величина определяет электромагнитную силу, сдерживающую вместе ядра и электроны в атомах, и спор о непостоянстве α до сих пор не закончен.