Восприятие движения и времени
Восприятие пространства
Восприятие неподвижных, статичных предметов — тема, пусть и хорошо проработанная в общей и экспериментальной психологии, до сих пор, тем не менее, не закрыта. И при этом значительно более сложным вопросом является восприятие движения и времени.
Изучать проблемы восприятия нельзя в отрыве от физиологических особенностей нашего организма. Восприятие, в том числе и восприятие движения, осуществляется благодаря очень сложному физиологическому механизму, природа которого еще не вполне выяснена.
Как известно, окружающие нас образы проецируются на сетчатку глаза. Если тот или иной образ (например автомобиля) движется по сетчатке, это будет считаться движением или не будет? Может быть и так, и не так. Автомобиль проехал мимо — его образ проскользил по сетчатке. Мы перевели свой взгляд — образ стоящего автомобиля тоже скользнул по сетчатке. Может быть и иначе.
Мы стоим и смотрим на стоящий автомобиль — его образ покоится на сетчатке. Мы провели глазами вслед проезжающему автомобилю — образ так же неподвижен на сетчатке.
Как известно из физики, во вселенной нет какой-то центральной точки отсчета, начала координат. Нет и «объективно нулевой» скорости: нет таких объектов, про которые можно сказать точно, что они стоят на месте (обратное, по крайней мере, не доказано). В физике любые скорости — относительны. Так и в нашем зрительном восприятии, мы не измеряем некоторую универсальную скорость, пусть даже и относительно поверхности Земли. Мы оцениваем скорость относительно нас самих.
Скорость пролетающих мимо объектов, а также пробегающих, проползающих, проплывающих и т.д., мы оцениваем двояко:
— пассивно (не следя глазами за объектом),
— активно (следя за ним).
В первом случае скорость оценивается как раз по скорости перемещения образа по сетчатке — с рядом поправок, разумеется. Это не самый точный способ.
Активной восприятие более точно. Мы следим за объектом. Он выходит из области наилучшего видения и этим заставляет нас передвигать глаза или голову, чтобы вновь фиксировать на нем взгляд. Наш глаз настолько «умный», что даже пытается предвидеть перемещения объекта, чтобы ни на долю секунды не выпускать его из поля зрения.
Как известно, человек выжил в процессе жестокого естественного отбора.
Если учесть, что этот процесс происходил многие миллионы лет, то становится понятным стремление природы к совершенству. Так оказалось, что мы оцениваем движение окружающих предметов не по состоявшемуся движению глаза, а только по одному такому намерению. Это сберегает несколько миллисекунд, но и одна миллисекунда может оборвать целую ветвь эволюции. Эрнст Мах, чтобы выяснить, будет ли человек в состоянии воспринимать движение, если ему зафиксировать голову и обездвижить глаза, провел следующий эксперимент. Глаза испытуемых были обездвижены с помощью специальной замазки, которая не позволяла поворачивать глаза. Когда испытуемый пробовал повернуть глаза, ему начинало казаться, что предметы вокруг двигаются. Таким образом, в мозгу фиксируется не движение глаз, а лишь попытка двигать глазами, т. е. для восприятия движения важна не афферентная информация о движения глаз (сигнал о перемещении глаз), а копия эфферентной информации (команды на перемещение глаз).
В работе зрительного восприятия большое значение отводится интеллектуальным механизмам обработки информации.
Далеко не всегда объект движется перпендикулярно оси наблюдения, оставаясь примерно на одном расстоянии от наблюдателя. Как раз обычно наблюдаемые объекты двигаются, несколько приближаясь или удаляясь. Пример — мы стоим на обочине и наблюдаем, как какая-то машина едет в нашу сторону; чтобы оценить ее скорость надо оценить угловую скорость и изменение расстояния до машины; при этом, чтобы оценить изменение расстояние до машины, сначала надо оценить само это расстояние, это тоже не так просто, на самом деле; могут учитываться и косвенные обстоятельства — например, геометрия дороги или громкость звука, издаваемого машиной.
Косвенных признаков много, и они играют весьма значительную роль в восприятии скорости. Механизм использования косвенных признаков состоит в том, что при обнаружении неких признаков движения осуществляется их интеллектуальная обработка и выносится суждение том, что предмет движется. Так, впечатление движения может вызвать необычное для неподвижного предмета положение его частей (так называемое «кинетическое положение»).
Примеры кинетических положений: наклонное положение, размытость очертаний предмета (особенно размытость вдоль одной линии).
При этом следует отметить, что процесс восприятия довольно сильно замкнут в себе. Своим интеллектом и сознанием мы можем быть твердо уверены в том, что предмет находится на одном месте, но впечатление движения все равно может иметь место. Таковы, например, зрительные иллюзии. Нарисованные объекты могут казаться движущимися, если расположены особенным образом. Шагая вечером или ночью по улице, можно заметить, что луна как бы движется вместе с тобой — «идет» параллельным курсом.
Теории восприятия движения могут быть разбиты на две группы. Первая группа теорий выводит восприятие движения из элементарных, следующих друг за другом зрительных ощущений отдельных точек, через которые проходит движение. Утверждается, что восприятие движения возникает вследствие слияния этих элементарных зрительных ощущений (В. Вундт и др.).
В теориях второй группы утверждается, что восприятие движения имеет специфическое качество, которое не сводится к элементарным ощущениям.
Подобно тому, как мелодия не является простой суммой звуков, а качественно отличным от них целым, так и восприятие движения не сводится к сумме составляющих это восприятие элементарных зрительных ощущений.
Гештальтпсихологи (М. Вертгеймер и др.) восприятие движения считают специфическим переживанием, отличным от восприятия самих движущихся предметов. Если имеются два последовательных восприятия объекта в различных положениях, то переживание движения не складывается из этих двух ощущений, а соединяет их, находясь между ними. Это переживание движения Вертгеймер назвал фи-феноменом.
Гештальтпсихологами было в частности показано, что из двух предметов, при прочих равных условиях, обычно движущимся кажется меньший. Движущимся также кажется тот предмет, который в течение опыта претерпевает наибольшие количественные или качественные изменения.
В восприятии скорости большое значение имеет прагматический аспект. Дело в том, что природа не наградила нас способностью оценивать скорость движения в каких-либо физических величинах.
Восприятие времени
Восприятие времени изучено меньше, чем восприятие пространства. Нет специализированного органа, занимающегося восприятием времени, нет поэтому и более-менее объективных экспериментов на восприятие времени, сопровождающихся наблюдением за этим органом.
Время можно рассматривать (многие физики и математики этим и занимаются) как четвертое измерение пространства. Как двухмерные бумажки могут образовать трехмерную стопку из бумажек, так и трехмерные кубы, если было бы настоящее четвертое измерение, могли образовать четырехмерную «стопку-мегакуб». Один момент времени плавно и быстро перетекает в другой момент, все эти моменты можно рассматривать каждый в отдельности как трехмерный куб, а в совокупности — как «стопку-мегакуб».
Представим теперь, что кто-то взял кинопленку и разрезал ее на отдельные кадры. Потом все эти кадры были сложены в одну стопку (довольно высокую). Если обладать рентгеновским зрением, то теперь можно наблюдать тело главного героя (героини) не в виде плоской фигуры, а в виде объемной. И весь этот объем отражает два часа жизни этого героя, но мы можем наблюдать его в один момент.
Примерно так было бы, если бы мы были обладателями полноценного восприятия времени. Если бы мы разбили вазу, а потом нас попросили бы представить то, как это произошло, то мы представили бы не несколько картинок-фаз этого события (вот я задел ее локтем, вот она летит на паркет, вот лежат осколки), а полноценную четырехмерную картинку. Это было бы похоже на четырехмерное дерево: сначала ваза цела — это ствол, потом разбилась на части — отсюда ветки.
Разумеется, полноценное восприятие времени потребовало бы колоссальных ресурсов нашего мозга. Даже трехмерные объекты (например шахту или здание сложной планировки) нам удается воспринимать с трудом, а тут четыре измерения.
..
В широком смысле восприятие времени это и есть восприятие всей этой гипотетической четырехмерной картины. Непосредственное наблюдение этого континуума позволило бы наглядно видеть некоторые причинно-следственные связи. Четырехмерный локоть соприкоснулся с четырехмерной вазой-осколками — ствол вазы после этого несколько смещен в пространстве, а потом распадается на ветви. Нельзя, конечно, было бы видеть более тонкие причинно-следственные связи, не видимые глазом: почему, например, зазвонил телефон.
Для нас восприятие времени — лишь очень приблизительное подобие того, что могло бы быть. В основном восприятие времени связано с восприятием объектов окружающего мира. Для нас восприятие времени это:
— восприятие перемещения объектов в пространстве,
— восприятие трансформации этих объектов,
— восприятие взаимодействия двух и более объектов,
— установление наглядных причинно-следственных связей.
Элементарными формами восприятия времени являются процессы восприятия длительности и последовательности событий.
В узком смысле восприятие времени это и есть восприятие длительности и последовательности тех или иных событий.
Базовым инструментом для оценки длительности событий являются элементарные ритмические явления организма, известные под названием «биологических часов». К ним относятся ритмические процессы, протекающие в нейронах коры и подкорковых образований. Например, чередования сна и отдыха. С другой стороны, мы воспринимаем время при выполнении какой-либо работы, т.е. когда происходят определенные нервные процессы, обеспечивающие нашу работу. В зависимости от количества этих процессов, чередования возбуждения и торможения, мы получаем определенную информацию о времени.
«Биологические часы» работают не так точно, как хотелось бы. В значительной степени они оценивают не объективное, всеобщее время, а субъективное, которое зависит от того, какими событиями был заполнен оцениваемый промежуток. Если событий было много и они были интересны для нас, то время шло быстро.
И наоборот, если событий было мало или они были не интересны для нас, то время тянулось медленно. Однако если приходится оценивать прошедшие события, то оценка длительности носит обратный характер. Время, заполненное разнообразными событиями, мы переоцениваем, временной отрезок кажется нам более продолжительным. И наоборот, не интересное для нас время мы недооцениваем, временной отрезок кажется нам незначительным.
Работа «биологических часов» зависит и от эмоциональных переживаний. Было показано, что если события вызывают положительное отношение к себе, то время кажется быстро идущим. И наоборот, негативные переживания удлиняют временной отрезок.
Если мы более-менее свободны в своих перемещениях в пространстве, во времени нам не суждено гулять столь же свободно. Мы плавно перемещаемся по нему со стандартной скоростью. Однако, что роднит восприятие времени с восприятием пространства — мы довольно отчетливо видим то, что находится рядом, а то, что удалено — значительно хуже.
Кое-что мы в пространстве видеть не способны, например то, что находится глубоко под землей, — существуют объективные препятствия. Кое-что, однако, мы видим с расстояния во много световых лет. Так же и со временем: некоторые события прошлого и будущего объективно недоступны, некоторые мы можем просматривать на миллионы лет назад и даже вперед (хотя это уже в большей степени предмет работы интеллекта, а не восприятия).
Таким образом, в восприятии времени человеком выделяются два аспекта:
— субъективный,
— объективно-условный.
Субъективный аспект связан с нашей личной оценкой проходящих событий, что, в свою очередь, зависит от заполненности данного временного периода событиями, а также их эмоциональной окрашенности. Объективно-условный аспект связан с объективным течением событий и чередой условно-договорных точек отсчета, или интервалов времени. Если первый аспект отражает наше непосредственное ощущение времени, то второй аспект помогает нам ориентироваться во времени с помощью опорных инструментов.
Фактически час времени — самая популярная из вообще всех единиц измерения на сегодняшний день. Современный человек не может прожить и дня без того, чтобы не сверить свои «биологические часы» с объективными. Час и минута значительно чаще употребляются, чем, например, килограмм или градус. Не случайно поэтому, что провалились все попытки сделать время метрическим: в данном случае сила привычки оказалась слишком высока.
Литература
Маклаков А. Г. Общая психология. СПб: Питер, 2001.
См. также
Восприятие
- Автономная сенсорная меридиональная реакция
- Адекватность ощущения и восприятия
- Антиципация
- Апперцепция
- Взаимоотношение целого и части в восприятии
- Восприятие времени
- Восприятие и его основные свойства
- Восприятие пространства
- Восприятие устной речи
- … и другое
ru Психология восприятия. — Восприятие времени и движения.
Страница 8 из 10
Восприятие времени и движения.
Восприятие времени. Время, как и пространство, — одна из основных форм существования материи. Восприятие времени есть отражение объективной длительности, скорости и последовательности явлений действительности. Отражая объективную реальность, восприятие времени дает человеку возможность ориентироваться в окружающей среде. Время – это человеческая конструкция, которая позволяет нам размечать, распределять свою человеческую деятельность. Однако мы можем надежно воспринимать только очень короткие отрезки времени в пределах между 1/18 и 2 секундами. Под нижней границей моменты не воспринимаются больше как таковые: например, 18 изображений в секунду сливаются в одно непрерывное движение, 18 вибраций воздуха в секунду превращаются для нашего уха в один звук (самый низкий), а 18 легких ударов по коже воспринимаются как одно надавливание.
Ориентировка во времени у человека осуществляется с помощью корковых отделов мозга. Многочисленные данные клинических наблюдений убедительно показали, что нет оснований предполагать существование очаговой локализации восприятия времени в коре, специального центра отсчета времени. Расстройство временных восприятий наблюдается при поражении различных отделов коры. Восприятие времени осуществляется при помощи ряда анализаторов, объединяющихся в систему, действующую как единое целое. В основе восприятия времени лежит ритмическая смена возбуждения и торможения, затухание возбудительного и тормозного процессов в центральной нервной системе, в больших полушариях головного мозга.
В восприятии времени участвуют различные анализаторы, однако наиболее точную дифференцировку промежутков времени дают кинестезические и слуховые ощущения. И.М. Сеченов называл кинестезический анализатор органом восприятия пространственных и временных отношений. Двигательные ощущения обеспечивают достаточно точное отражение длительности, скорости и последовательности явлений.
Особую роль играет кинестезический анализатор в восприятии ритма. Под ритмом с психологической точки зрения понимается восприятие серии объектов как серии группы стимулов. Последовательные группы обычно строятся по одному образцу и воспринимаются как повторение. Характер воспринимаемой группировки в значительной степени определяется особенностями серии стимулов: относительная интенсивность стимулов, их абсолютная и относительная длительность, расположение во времени.
Если серия состоит из физически идентичных и единообразно расположенных во времени стимулов, то восприятие ритма определяетсясубъективными факторами. Испытуемый обычно воспринимает серию групп, в каждой из которых акцентированы определенные элементы. Воспринимаемый при этом ритм называется субъективным ритмом, а ударение — субъективным ударением.
Восприятие ритма обычно сопровождается двигательным аккомпанементом. Чувство ритма в основе своей имеет моторную природу. Переживание ритма по самому существу своему активно.
Нельзя просто “слышать ритм”. Слушатель только тогда переживает ритм, когда он его “сопроизводит”, “соделывает”. “Восприятие ритма с психологической стороны представляет особенный интерес именно потому, что в нем с чрезвычайной яркостью обнаруживается, что восприятие есть процесс активно действенный”.
Слуховые ощущения отражают временные особенности действующего раздражителя: его продолжительность, ритмический характер и т.п. И.М. Сеченов называл слух измерителем времени, а слуховую память — памятью времени.
Оценку протекающего времени могут изменять различные факторы. Например, повышение температуры тела может вызвать переоценку времени, а понижение температуры – наоборот, недооценку. Успокаивающие лекарства, вызывающие замедление физиологических процессов, способствуют недооценке отрезков времени, а возбуждающие лекарства и галлюциногены, ускоряющие психические процессы и переработку сигналов мозгом, напротив, влекут за собой преувеличение оценок времени.
Восприятие продолжительных периодов времени в значительной степени определяется характером переживаний.
Обычно время, которое было заполнено интересной, глубоко мотивированной деятельностью, кажется короче, чем время, проведенное в бездействии. Эксперименты по ограничению сенсорной информации показали, что в условиях сенсорной изоляции наблюдается чрезвычайно медленное субъективное течение времени. Так, испытуемый, помещенный в бакообразный респиратор на специальном матраце в условиях постоянного монотонного звука, слабого искусственного света, ограничения тактильных и двигательных ощущений, сообщал, что минуты кажутся ему часами. Однако в последующем отчете соотношение может быть обратным: время, проведенное в безделии и скуке, может казаться короче, когда о нем вспоминают.
Восприятие времени изменяется и в зависимости от эмоционального состояния. Положительные эмоции дают иллюзию быстрого течения времени, отрицательные — субъективно несколько растягивают временные промежутки.
Временные восприятия у детей складываются довольно поздно, проделывая значительный путь развития.
С общим ходом психического развития, с овладением знаниями в процессе обучения связано и повышение точности дифференцировкн отрезков времени. Школьники лучше всего ориентируются в тех промежутках времени, которые связаны с их повседневной деятельностью.
Восприятие движения — это отражение изменения положения, которое объекты занимают в пространстве. Восприятие движения имеет жизненно важное значение. Для иных животных движущиеся объекты служат сигналами опасности или потенциальной пищи и вызывают быструю ответную реакцию. Некоторые особенности эволюционного развития зрительной системы сохранились в строении сетчатки человеческого глаза: периферические отделы сетчатки чувствительны только к движению. При обнаружении объекта на периферии поля зрения имеет место рефлекторный поворот глаз, в результате чего изображение объекта перемещается в центральное поле зрения, где и осуществляется различение и опознание объекта. Движение предмета мывоспринимаем в основном благодаря тому, что он, перемещаясь на каком-то фоне, вызывает последовательное возбуждение разных клеток сетчатки.
Основную роль в восприятии движения играют зрительный и кинестезический анализаторы. Параметрами движения объекта являются скорость, ускорение и направление. Человек может получать сведения о перемещении объектов в пространстве двумя различными путями: непосредственно воспринимая акт перемещения, и на основе умозаключения о движении объекта, который некоторое время находился в другом месте. Движение воспринимается непосредственно, если скорость движущегося объекта такова, что за единицу времени он проходит расстояние не меньше, чем могут различить глаза при данной остроте зрения и дистанции наблюдения. В противном случае мы воспринимаем не само движение, а лишь его результат. Таково умозаключение о движении минутной и часовой стрелок в часах.
С помощью зрения мы можем получать информацию о движении объектов двумя различными способами: при фиксированном взоре и с помощью прослеживающих движений глаз. В первом случае, когда глаз остается относительно неподвижным, движущийся объект вызывает на сетчатке быстро перемещающиеся изображения.
При этом изображение объекта на сетчатке не только перемещается, но и все время изменяется. Однако мы воспринимаем объект не как серию изображений, каждое из которых представляет объект в несколько ином положении, а как один и тот же объект, находящийся в состоянии движения.
На этом основании можно было бы заключить, что для восприятия движения необходимо перемещение зрительных изображений по сетчатке глаза. Аналогичное перемещение изображений по сетчатке возникает и тогда, когда мы переводим взор, скажем, из одного конца комнаты в другой. Однако в этом случае у нас не возникает ощущения движения окружающих предметов. Когда человек ходит по комнате, то, несмотря на перемещение изображений по сетчатке глаза, он воспринимает комнату как неподвижную, а себя как движущегося. При наличии повреждений в вестибулярном аппарате подобной корректировки не производится и человеку при его движении кажется, что весь мир движется вокруг него.
Второй возможный способ восприятия движения — прослеживание взором за движущимся объектом.
При этом изображение движущегося объекта остается более или менее неподвижным относительно сетчатки, однако мы все-таки видим движение объекта. Очевидно, что прослеживающие движения глаз могут дать восприятие движения и при отсутствии сигналов, перемещающихся по сетчатке.
Но, как было сказано выше, само по себе смещение изображений на сетчатке в результате произвольных движений глаз не вызывает впечатления движения. При пассивных движениях глаз, которые можно вызвать, закрыв один глаз рукой, а другой осторожно сдвигая пальцем, напротив, мир будет казаться движущимся в направлении, противоположном направлению пассивного движения глаза. Значит, стабильность видимого мира обеспечивается не пассивными, а произвольными движениями глаз. В клинической практике при наличии каких-либо нарушений глазных мышц или их нервного аппарата у больных, когда они пытаются двигать глазами, появляется ощущение вращения видимого мира. Перемещение сетчаточных образов становится сигналом движения лишь в том случае, когда человек не получает кинестезических раздражений от движений глаз и головы и ощущает неподвижность собственного тела.
Возможны случаи, когда субъект приписывает движения как окружающим предметам, так и самому себе. Если наблюдатель идет или бежит, он получает огромное число кинестезических и других сигналов, и это спасает его от ошибок. Иное дело, когда он едет в машине или летит на самолете. Тогда основным источником информации становится зрительный анализатор, и эта информация нередко бывает двусмысленной. Иллюзорное, кажущееся движение на самом деле неподвижного объекта, например, светящейся точки в темноте, при длительной фиксации взора на ней в отсутствие каких-либо других видимых объектов в поле зрения получило название автокинетического эффекта.
Например, когда человек сидит в неподвижно стоящем поезде и видит в окно, как мимо идет другой поезд, то сначала наблюдателю кажется, что движется его поезд. Однако отсутствие ощущений вибрации и толчков через некоторое время убеждает человека в обратном.
При длительной фиксации взором движущихся предметов возникает отрицательный последовательный образ движения.
Так, если после длительного наблюдения за местностью из окна движущегося поезда перевести взгляд на неподвижные предметы, находящиеся внутри вагона, то покажется, что они движутся в обратном направлении.
Различают движения действительные и кажущиеся. Кажущееся движение окружающих предметов ощущает человек утомленный или находящийся в состоянии опьянения.
Примером кажущегося движения является и стробоскопическое движение, на принципе которого основан кинематограф. Известно, что глаз обладает свойством инерции, которое состоит в том, что зрительное ощущение возникает не сразу, с началом действия раздражителя, и исчезает также спустя некоторое время после окончания действия раздражителя. Благодаря этой способности глаза сохранять в течение некоторого времени произведенное на него световое воздействие, мы видим в кино, при смене 24 кадров в секунду, не серию мелькающих картин, а некоторое устойчивое изображение. При этом впечатление движущегося предмета возникает в результате последовательного восприятия отдельных положений предмета, отделенных друг от друга как некоторым пространственным промежутком, так и некоторой временной паузой.
В лабораторных условиях кажущееся движение исследуют с помощью двух источников света, которые включаются последовательно один за другим. При соблюдении определенного расстояния между источниками света и определенного временного интервала между включениями можно видеть движение светового пятна от первого источника света ко второму. Это явление получило название “фи-феномен”, т. е. феноменальное, существующее только в восприятии, движение. Фи-феномен — иллюзия перемещения светящейся точки с одного места на другое, возникающая при их последовательном восприятии за короткое время и на небольшом расстоянии друг от друга.
Восприятие движения возможно с помощью слухового анализатора. При этом слышимая громкость звука усиливается при приближении к нам источника звука и ослабевает при его удалении.
<< Предыдущая — Следующая >>
Как мы воспринимаем движение в пространстве и время напрямую связаны
RedOrbit Staff & Wire Reports – Your Universe Online
С незапамятных времен люди пытались понять скользкое понятие времени, часто опираясь на знакомые метафоры физического движения Например, «время летит» или «время идет».
Когда Эйнштейн опубликовал свою статью по специальной теории относительности в 1905 году, он навсегда объединил понятия пространства и времени в единую, ошеломляющую, но математически элегантную концепцию, известную как пространство-время. Теперь новое исследование человеческого мозга предполагает, что наши движения в физическом пространстве напрямую связаны с тем, как наш мозг воспринимает время.
«Нам казалось, что ученые-психологи пренебрегли тем важным фактом, что в повседневном опыте люди не одинаково оценивают прошлое и будущее», — объяснил ведущий автор Юджин Карузо из Школы Бута Чикагского университета. бизнеса.
В последние годы ряд новых исследований в области пространственного восприятия показал, что люди чувствуют себя ближе к объектам, к которым они движутся, чем к объектам, от которых они удаляются — иллюзия, которая сохраняется, даже когда расстояние до объектов остается точно таким же. тем же. Поскольку наше восприятие времени так тесно связано с нашим восприятием пространства, Карузо и его команда предсказали, что тот же самый основной принцип будет верен и для времени, явление, которое его команда назвала «временным эффектом Доплера»9.
0005
Проведя простой опрос людей на вокзале, ученые обнаружили, что люди, как правило, воспринимают будущие времена через месяц или год как более близкие к настоящему, чем времена месяц или год назад.
В рамках отдельной части эксперимента, проведенного онлайн, команда обнаружила, что люди, которые прошли интернет-опрос за неделю до Дня святого Валентина, воспринимали праздник как более близкий к настоящему, чем люди, опрошенные через неделю после праздника.
Хотя эти результаты указывают на поразительное сходство в том, как мы воспринимаем пространство и время, команда хотела выяснить, существует ли прямая связь между ними. Для этого они провели еще один эксперимент с использованием технологии виртуальной реальности.
Команда оборудовала студентов колледжа наголовным дисплеем, который помещал их в виртуальную сцену, где двухполосная дорога была окружена деревьями, уличными фонарями и зданиями с обеих сторон. Для половины студентов виртуальная среда создавалась таким образом, чтобы у них возникало ощущение, что они движутся вперед к большому фонтану в конце дороги.
Другой половине дали виртуальный опыт движения назад, от фонтана.
После части эксперимента, посвященной виртуальной реальности, участников спросили, насколько далекой они ощущают конкретную дату — одну через три недели в будущем и другую через три недели в прошлом. Студенты, которые только что получили виртуальный опыт движения вперед к фонтану, сообщили, что будущее было ближе к прошлому, тогда как студенты, которые отошли от фонтана, не чувствовали, что будущее ближе, чем прошлое.
Для второй группы студентов несоответствие между их физическим движением (назад) и хронологическим направлением рассматриваемого события (будущее) имело тенденцию устранять «временной эффект Доплера» — открытие, которое Карузо и его коллеги утверждают, подтверждает прямое связь между нашими представлениями о времени и пространстве. Короче говоря, мы чувствуем себя ближе к будущему, потому что чувствуем, что движемся к нему точно так же, как студенты чувствовали, что физически приближаются к фонтану.
Исследователи также подозревают, что такое совпадение восприятия не простое совпадение, а то, что оно выполняет важную практическую функцию. Законы физики (как мы их сейчас понимаем) не позволяют нам вернуться в прошлое и изменить прошлое. Однако мы можем напрямую влиять на наше будущее. Таким образом, ощущение приближения будущих событий может дать нам психологический толчок, который нам нужен, чтобы подготовиться к этим событиям.
По словам Карузо, «это исследование важно, потому что идея психологической дистанции занимает центральное место в теории и исследованиях в каждой области психологии — социальной, развивающей, когнитивной, клинической — и все же существует неявное предположение, что дистанция до прошлого то же самое, что расстояние до будущего».
Карузо также говорит, что он и его команда хотели бы продолжить свои исследования, изучая, как временной эффект Доплера влияет на нашу повседневную жизнь. Например, связан ли функциональный временной эффект Доплера со здоровой психологической функцией? Может ли ослабленное чувство эффекта привести к проблемам с депрессией и невозможностью убежать от прошлого? Трудно ли людям, не испытывающим темпоральный эффект Доплера, строить планы и принимать решения о будущем?
«Наша работа предполагает, что существует систематическая разница в восприятии людьми расстояния до прошлого и будущего», — заключил Карузо.
Отчет группы был опубликован в последнем выпуске Psychological Science , журнала Ассоциации психологических наук.
Что такое пространство-время? | Живая наука
Пространство-время — это концептуальная модель, которая лучше всего объясняет, как работает Вселенная. (Изображение предоставлено Shutterstock)Ткань пространства-времени — это концептуальная модель, объединяющая три измерения пространства с четвертым измерением времени. Согласно лучшим из современных физических теорий, пространство-время объясняет необычные релятивистские эффекты, возникающие при движении со скоростью, близкой к скорости света , а также при движении массивных объектов во Вселенной.
Кто открыл пространство-время?
Знаменитый физик Альберт Эйнштейн помог разработать идею пространства-времени как часть своей теории относительности. До его новаторской работы у ученых было две отдельные теории для объяснения физических явлений: законы физики Исаака Ньютона описывали движение массивных объектов, а электромагнитные модели Джеймса Клерка Максвелла объясняли свойства света, согласно НАСА ( открывается в новой вкладке).
Похожие: Законы движения Ньютона
Но эксперименты, проведенные в конце XIX века, показали, что в свете есть что-то особенное . Измерения показали, что свет всегда движется с одной и той же скоростью, несмотря ни на что. А в 1898 году французский физик и математик Анри Пуанкаре предположил, что скорость света может быть непреодолимым пределом. Примерно в то же время другие исследователи рассматривали возможность изменения размера и массы объектов в зависимости от их скорости.
Эйнштейн объединил все эти идеи в своей специальной теории относительности 1905 года, постулировавшей, что скорость света постоянна. Чтобы это было правдой, пространство и время должны были быть объединены в единую структуру, которая должна была поддерживать скорость света одинаковой для всех наблюдателей.
Человек в сверхбыстрой ракете будет измерять время, чтобы двигаться медленнее, а длина объектов будет меньше по сравнению с человеком, путешествующим с гораздо меньшей скоростью.
Это потому, что пространство и время относительны — они зависят от скорости наблюдателя. Но скорость света более фундаментальна, чем любая из них.
Вывод о том, что пространство-время представляет собой единую ткань, не был сделан Эйнштейном самостоятельно. Эта идея исходила от немецкого математика Германа Минковского, который сказал на коллоквиуме 1908 года : «Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены растворяться в простых тенях, и только своего рода союз двое сохранят независимую реальность».
Описанное им пространство-время до сих пор известно как пространство-время Минковского и служит фоном для расчетов как в теории относительности, так и в квантовой теории поля. Последний описывает динамику субатомных частиц как полей, по словам астрофизика и писателя Итана Сигела .
Как устроено пространство-время
В наши дни, когда говорят о пространстве-времени, они часто описывают его как лист резины. Это тоже исходит от Эйнштейна, который, разрабатывая свою общую теорию относительности , понял, что сила гравитации возникает из-за кривизны ткани пространства-времени.
Массивные объекты — такие как Земля (открывается в новой вкладке), солнце или вы — создают искажения в пространстве-времени, которые заставляют его искривляться. Эти кривые, в свою очередь, ограничивают пути движения всего во Вселенной, потому что объекты должны следовать траекториям вдоль этой искривленной кривизны. Движение под действием гравитации на самом деле является движением по изгибам и поворотам пространства-времени.
Миссия НАСА под названием Gravity Probe B (GP-B) измерила форму пространственно-временного вихря вокруг Земли в 2011 году и обнаружила, что она точно соответствует предсказаниям Эйнштейна.
Связанный: Рябь в пространстве-времени может выявить форму червоточин
Но многое из этого по-прежнему трудно понять большинству людей. Хотя мы можем рассматривать пространство-время как нечто похожее на лист резины, эта аналогия в конце концов не работает. Резиновый лист двумерен, а пространство-время четырехмерно.
Лист представляет собой не только деформации в пространстве, но и деформации во времени. Сложные уравнения, используемые для объяснения всего этого, сложны даже для физиков.
«Эйнштейн создал прекрасную машину, но он не оставил нам руководства пользователя», — написал астрофизик Пол Саттер для дочернего сайта Live Science, Space.com. «Проще говоря, общая теория относительности настолько сложна, что когда кто-то находит решение уравнений, они получают решение, названное в их честь, и сами по себе становятся полулегендарными».
Самый простой способ понять структуру пространства-времени — представить изогнутый лист резины, который управляет движением всего во вселенной. Но аналогия не совсем точна, потому что пространство-время имеет четыре измерения, а лист резины — только два. (Изображение предоставлено Shutterstock)Чего ученые до сих пор не знают
Несмотря на свою сложность, теория относительности остается лучшим способом объяснения известных нам физических явлений.
Тем не менее ученые знают, что их модели неполны, поскольку теория относительности еще не полностью согласована с квантовой механикой , которая с предельной точностью объясняет свойства субатомных частиц, но не учитывает силу гравитации.
Квантовая механика основана на том факте, что крошечные частицы, составляющие Вселенную, дискретны или квантованы. Итак, фотоны, частицы, из которых состоит свет, подобны маленьким кусочкам света, которые приходят отдельными пакетами.
Некоторые теоретики предполагают, что, возможно, само пространство-время также состоит из этих квантованных фрагментов , помогая соединить теорию относительности и квантовую механику. Исследователи Европейского космического агентства предложили миссию Международной лаборатории гамма-астрономии для квантового исследования пространства-времени (GrailQuest), которая облетит нашу планету и проведет сверхточные измерения отдаленных мощных взрывов, называемых гамма-лучами (открывает в новой вкладке) всплески, которые могут раскрыть природу пространства-времени с близкого расстояния.
Такая миссия не будет запущена в течение по крайней мере полутора десятков лет, но если это произойдет, то, возможно, поможет решить некоторые из самых больших загадок, оставшихся в физике.
Дополнительные ресурсы
- Узнайте больше о пространстве-времени Эйнштейна на Gravity Probe B Стэнфордского университета (откроется в новой вкладке).
- Пол Саттер объясняет, почему теория относительности Эйнштейна верна , для Space.com.
- Часы: «Пространство и время — иллюзия?» (открывается в новой вкладке) на канале PBS Space Time.
Эта статья была обновлена 20 мая 2021 г. редактором справочника Live Science Кимберли Хикок.
Адам Манн — независимый журналист с десятилетним стажем, специализирующийся на астрономии и физике. Он имеет степень бакалавра астрофизики Калифорнийского университета в Беркли. Его работы публиковались в New Yorker, New York Times, National Geographic, Wall Street Journal, Wired, Nature, Science и многих других изданиях.
