Космическая память: как информация сохраняется в структуре Вселенной

Вселенная помнит всё. От момента своего рождения в Большом взрыве до формирования галактик и планет — она хранит информацию в самых разных формах. Реликтовое излучение — это «эхо» ранней Вселенной, слабый микроволновый сигнал, оставшийся с тех времён, когда космос был горячим и плотным. Гравитационные волны рождаются при ускоренном движении массивных объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды, а горные породы Земли записывают в себе следы древних катаклизмов: падений астероидов, извержений супервулканов и даже изменений магнитного поля планеты. В этом разделе вы узнаете, как наука расшифровывает «космическую память» и что она может рассказать нам о прошлом — и будущем — Вселенной.

Реликтовое излучение – его нельзя увидеть, используя оптический телескоп, слабый сигнал можно получить, воспользовавшись радиотелескопом. Изображения света и фотонов, полученные в разных обсерваториях (например, COBE, WMAP и «Планк»)

Время и память

Время — это не просто стрелки на часах. Оно течёт по-разному: для нейронов мозга — миллисекунды, для геологических пластов — миллиарды лет. Если космический корабль движется к центру Вселенной со скоростью, близкой к скорости света, то для наблюдателя на корабле время будет идти медленнее по сравнению с наблюдателями, находящимися в неподвижной системе отсчета, – на Земле или на орбите Земли. Например, если человек движется со скоростью до 90% от скорости света, то, когда для него пройдет год, для человека, остающегося на земле – уже 2 года. Чтобы добраться до Земли, свету от отдаленных звезд иногда требуется миллиарды лет.  Поэтому, когда мы смотрим на звездное небо, мы видим свет, испущенный звездами в далеком прошлом.

Почва как архив планеты

Почва — это не просто скопление минералов и органики, а уникальный архив планеты, хранящий память в каждом своем слое. Под нашими ногами скрыта летопись, написанная пыльцой древних растений, микроскопическими кремнеземами диатомовых водорослей и химическими сигнатурами исчезнувших экосистем. Как страницы гигантской книги, почвенные горизонты сохраняют следы прошедших эпох: вулканического пепла, ледниковых наносов и деятельности давно ушедших цивилизаций. Это молчаливый свидетель, который записывает в свою ДНК историю жизни, климатические катастрофы и медленную эволюцию ландшафтов, связывая память Вселенной с самой конкретной и жизненной материей, по которой мы ходим.

Томограммы позволяют учёным увидеть структуру пор в почве, их распределение по размерам и изменения в различных состояниях почвы. Почвенные поры, хранят в себе информацию о физических свойствах почвы. В агропочвах трансформация структуры пор проявляется в виде уплотнения, что ведет к уменьшению общего объема пор. Это показывает, как в облике почвы «записывается» память о человеческом воздействии.

Демонстрация порового пространства ненарушенного почвенного образца размером 3*4 см, полученного с помощью рентгеновских лучей. Диаметр пор, которые представлены на томограмме более 100 мкм (для справки: толщина человеческого волоса – от 40 до 120 мкм).

На видео элювиальный горизонт* дерново-подзолистой почвы (Московская область). Хорошо видна слоистость, которая формируется в результате цикличного сезонного промерзания и оттаивания насыщенного влагой слоя.

Таким образом, почва «запечатлела» признаки длительного процесса почвообразования, по которым ученые могут расшифровать условия формирования данной почвы.

*Элювиальный горизонт – это самый светлый горизонт, расположенный в верхней части почвы, в котором активно происходят процессы разрушения минеральной части почвы и вымывания продуктов разрушения в более глубокие слои.

На видео текстурный горизонт* дерново-подзолистой почвы (Московская область). Томографическое исследование позволяет рассмотреть поровое внутрипочвенное пространство, образованное множеством тонких каналов, представляющих собой как современные, так и реликтовые (сохранившиеся с прошлых эпох) корневые ходы и трещины.

*Текстурный горизонт – это срединный почвенный слой бурого или коричнево-бурого цвета. Его отличительной чертой является более тяжёлый состав частиц по сравнению с верхними горизонтами почвы. Формирование горизонта связано с процессом накопления веществ, вынесенных из вышележащих горизонтов.

«ДНК» почвы – это почвенная матрица.

Про нее можно подробнее узнать в анимационном фильме Евы Дегтярёвой «Подпочвенная матрица», 2011. 

Источник: Youtube-канал scimuseum, Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева

Геологические слои как летопись планеты

В истории Земли всё циклично и возобновляемо. Идея о медленном, многовековом формировании Земли принадлежит шотландскому геологу Джеймсу Хаттону (XVIII в., концепция «глубокого времени»). Её развил Чарлз Лайель, а Чарльз Дарвин использовал в своих исследованиях. Глубокое время показывает, что геологические процессы длительны и выходят за пределы человеческого восприятия — например, вся история человечества занимает лишь «минуту» в масштабах планеты. Однако применение метода «Актуализма» (сравнение древних процессов с современными) для докембрия не всегда правомерно, в отличие от пост-докембрия. 

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН исследует древнейшие слои Земли. Каждый пласт породы — как страница книги, хранящая данные о климате, катастрофах и эволюции. Без этих «записей» мы бы не узнали о ранних этапах истории нашей планеты.

Чем мы запомнимся Земле?

За последние 200 лет человечество создало более 200 новых минералов, которых не существовало в природе до промышленной революции. Например: антропогенные кристаллы (например, антропониколит), шлаки и металлургические отходы, бетон и строительные материалы – их количество уже сопоставимо с осадочными породами. Антропогенный фактор — деятельность человека создает прецедент «новых» геологических процессов.

Почва как хранитель памяти: как в почве сохраняются следы человеческой деятельности, климатических изменений и биологического разнообразия

Почва — это не просто грунт под ногами, а живой архив, в котором записаны следы климатических катастроф, исчезнувших цивилизаций и эволюции жизни. Этот раздел покажет, как почвенные слои хранят память о прошлом и помогают предсказать будущее.

Биологическая память: от клетки до организма

Наша биологическая память существует на разных уровнях – от молекулярного до целого организма. В мозге она формируется через сложные нейронные сети и синаптические связи, с ключевой ролью гиппокампа. Природа же хранит генетическую память в вечной мерзлоте, где сохранились образцы древних животных и растений. Наши гены несут информацию о строении организма и наследственных признаках, а механизмы условных рефлексов, открытые Павловым, лежат в основе обучения и формирования памяти. Этот раздел раскроет, как биологические системы кодируют, хранят и передают информацию через поколения.

Эксперименты Павлова: исторические материалы и современные исследования условных рефлексов

В начале XX века И.П. Павлов открыл миру фундаментальный принцип — условный рефлекс. Его эксперименты с собаками, где на звонок подавалась слюна, стали первым научным мостом между физиологией и психикой. Сегодня, благодаря Институту физиологии им. И.П. Павлова, мы знаем, что механизмы условных рефлексов лежат в основе формирования памяти, обучения и даже привычек. Этот раздел связывает исторические опыты Павлова с современными нейронаучными открытиями.

Условный рефлекс и длина памяти

В основе обучения лежит формирование памяти о последовательности событий. У собак сформированная память о последовательности событий может быть долгосрочной, в то время как у улиток она кратковременная (2 минуты).

Эксперимент с собакой в камере условных рефлексов (Колтуши), реконструкция. Источник: Институт физиологии им. И.П. Павлова.

Эксперименты лаборатории Н.Ф. Суворова с включенной в фильм анимацией, поясняющей физиологические механизмы. Фильм включает эксперименты с кошками.

Источник: Институт физиологии им. И.П. Павлова.

Материальная память: химия и физика

Память материалов

Современные материалы способны адаптироваться к внешним условиям, их можно запрограммировать на выполнение определенной последовательности действий, связанной с изменением геометрических размеров и формы. Полимерные материалы с эффектом памяти формы на сегодняшний день находят применение в медицине, робототехнике, гибкой электронике, текстильной, автомобильной и аэрокосмической промышленностях. Полимеры, особые сплавы и керамика в которых реализуется эффект памяти формы — это ключ к созданию функциональных материалов будущего. В данном разделе представлены разработки Института высокомолекулярных соединений (ИВС) в области полимеров и композитов, способных восстанавливать заданную форму под действием температуры, магнитного поля и других внешних факторов. Демонстрируется механизм действия и реальные примеры применения таких материалов в науке и промышленности.

Полимеры с эффектом памяти применяются в изготовлении: смарт-текстиля, гибкой электроники, механизмов саморазвертывания солнечных парусов космических аппаратов, интеллектуальных медицинских устройствах и имплантах для малоинвазивной хирургии. Источник: Институт высокомолекулярных соединений РАН

В каких сферах применяются полимеры с эффектом памяти. Источник: Институт высокомолекулярных соединений РАН

Магнитные эластомеры нагревают при помещении их в переменное магнитное поле (индукционный нагрев, как на одноименной плите у вас дома). Это способ косвенного разогрева полимерной матрицы до температур, соответствующих внутренней перестройке структуры, при которых происходит восстановление исходной формы материалом из временного (деформированного) состояния. Магнитоактивный эластомер, или магнитореологический эластомер, это композиционный материал, состоящий из эластичной полимерной матрицы и внедренных в нее магнитных частиц. Благодаря наличию магнитных частиц, материал чувствителен к внешнему магнитному полю, и его свойства, такие как упругость и вязкость, могут изменяться под воздействием магнитного поля.

Источник: Институт высокомолекулярных соединений РАН

Видеоподкаст с к.х.н., доцентом, с.н.с. лаборатории высокотермостойких полимеров ИВС РАН Александром Бугровым

Стекло как носитель информации

Стекло веками использовалось как пассивный материал — от бусин до оптических линз и световодов. Но сегодня оно превращается в активный носитель информации. Новейшие технологии позволяют записывать данные в объёме кварцевого стекла с долговечностью, превышающей тысячелетия. Такие разработки — основа для архивации знаний будущего. Институт химии силикатов (ИХС) представляет в этом разделе достижения в области функционализации неорганических стекол. Исследования структуры и свойств стекол, создание композитов и управление свойствами на микро- и наноуровне позволяют использовать стекло не только как художественный, строительный или оптический материал, но и как высокотехнологичную платформу для хранения данных. В этом разделе вы увидите, как из находок археологов, «хрупкое» стекло стало вечным носителем цифровой памяти. А ещё — оно очень красивое. Чего только стоит направленная кристаллизация стекол!

Связь памяти и стекла раскрывается в революционной технологии 5D-записи на кварцевом стекле, разработанной учёными Саутгемптонского университета. В 2013 году впервые удалось сохранить 300 КБ текста в прозрачном носителе, используя лазерное структурирование наноточек в трёх слоях. Каждая точка кодирует данные в пяти измерениях: трёх пространственных и двух оптических (поляризация и яркость). Это позволяет хранить до 360 ТБ на диске размером с CD, сохраняя информацию даже при 1000 °C и в течение миллионов лет. Технология применяет фемтосекундный лазер для записи и оптический микроскоп с поляризатором для считывания, открывая новые возможности для архивов, музеев и библиотек.

Стеклянные капсулы времени

Фотогалерея древних артефактов из стекла, сохранивших следы мастеров спустя тысячелетия

Кристаллы в стекле

Н.С. Юрицын

Культурная память: литература и история

Литература как хранилище памяти

Литература является мощным хранителем памяти, способным запечатлеть события, эмоции и идеи разных эпох. Через страницы книг передаются не только исторические факты, но и дух времени, переживания людей, их надежды и разочарования. Писатели, словно летописцы, сохраняют для будущих поколений культурные традиции, социальные противоречия и личные драмы, делая прошлое живым и понятным. Благодаря литературе память не исчезает бесследно, а продолжает влиять на умы и сердца читателей, соединяя времена и поколения. В этом её величайшая ценность — она не даёт нам забыть, кто мы и откуда пришли. В фондах Института русской литературы (Пушкинский Дом) РАН хранятся уникальные первые и ранние издания, которые демонстрируют, как литературные тексты сохраняют историческую и культурную память.

Рукописный отдел института хранит личные архивы около 900 русских и советских писателей, а также архивы литературных организаций. Эти фонды содержат около 300 000 единиц хранения, обработанных архивистами и доступных для исследователей. Сердце коллекции — уникальный архив Александра Пушкина, содержащий почти все сохранившиеся рукописи поэта.

Ф.652, оп.1, № 1, л. 66.

Н.В. Гоголь. Обложка повести «Нос». Без даты. Бумага, чернила

В центре верхней половины листа крупным шрифтом: «Нос», ниже: «повесть», еще ниже изображение носа, под ним подпись: «Н. Гоголь». По краям листа изображение носов разной формы и птичьих клювов. В нижнем правом углу поздний автограф чернилами рукой неизвестного лица: «Автограф Гоголев Михаилу Осиповичу Микешину от <МБ> 1870 августа 7». Помимо архитектурных штудий, Гоголь любил рисовать виньетки – орнаментальные элементы книжного оформления, помещаемые, как правило, в начале или в конце текста. Так, именно он выполнил эскиз титульного листа к первому изданию поэмы «Мёртвые души».

Н.В. Гоголь. План цикла «Арабески» и рисунки. 1834 год. По всему листу расположены 12 рисунков пером: части средневековых зданий и человеческая голова на коротких ногах. Бумага, чернила.

Слева внизу в столбик перечисление текстов, которые Гоголь планировал включить в сборник с первоначальными вариантами названий: «О средних <веках> / Доктор / Мысли о истории / о Пушкине / Глава из <исторического> романа / Мысли о истории / Малоросская песня / Об архитектуре / Учителю / Кровавый бандурист / Женщина / О Малороссии /

Арабеска – название узора, в котором причудливо переплетаются линии, завитки и растительные мотивы. Такое название Гоголь дал своему сборнику художественных текстов и статей, посвященных истории, географии, литературе и искусству. В предисловии он подчеркивал: «Собрание это составляют пьесы, писанные мною в разные эпохи моей жизни. Я не писал их по заказу. Они высказывались от души, и предметом избирал я только то, что сильно меня поражало. […] Признаюсь, некоторых пьес я бы, может быть, не допустил вовсе в это собрание, если бы издавал его годом прежде, когда я был более строг к своим старым трудам. Но вместо того, чтобы строго судить свое прошедшее, гораздо лучше быть неумолимым к своим занятиям настоящим. Истреблять прежде написанное нами, кажется, также несправедливо, как позабывать минувшие дни своей юности».

Ф.М. Достоевский. Четыре разных наброска на одном листе неправильной формы. <Отрывки>. <Не ранее 1862 года>. Бумага, чернила

1. Часть готической аркады.
2. Деталь арки
3. Три арки на общем основании: две со сложным орнаментов, третья едва намечена
4. Мужской портрет, погрудное изображение

На листе в разных направлениях рукой Ф.М. Достоевского теми же чернилами. Каллиграфическим почерком в левой части листа: «Бром»; «Janus / Janus / Janua».

Скорописью в правой части листа: «Какова я собою, / чтобы не устраивалось»; Поглядела на него и удивилась./ Я ведь только для того чтоб / не вышел скандал так / как это дело так сказать / семейное».

«…Характерной особенностью <автографов Ф.М.Достоевского> являются рисунки, которые Фёдор Михайлович задумчиво чертил среди текста или на полях. Иногда Достоевский делал такие рисунки во время разговора с кем-либо, или что-либо обдумывая, и на отдельных клочках бумаги (пером или карандашом)». (Е.Н. Опочинин. Беседы с Достоевским // Звенья. VI. М.-Л.: ACADEMIA, 1936. С. 482).

А.С. Пушкин. Лист 15 из черновой рукописи поэмы «Кавказский пленник». <1821–1822 годы>. Бумага, чернила

На левом поле листа предполагаемые портреты: А.Н. Раевского, ниже – профиль и портрет Е.Н. Раевской (в замужестве Орловой). Под текстом наклонённая вправо женская головка – набросок портрета Е.Н. Раевской. Слева внизу – полуфигура, подперевшая щёку рукой — автопортрет (?). У правого края один под другим: портреты М.Н. Раевской (в замужестве Волконской), Н.Н. Раевского (младшего), Н.Н. Раевского (старшего).

Портретные рисунки составляют огромную часть графического наследия Пушкина. Большинство из изображённых поэтом лиц являются анонимными, поэтому привлекают многочисленных исследователей. Не прекращаются споры, являются ли все эти «головы» рукописей портретными или это собирательные образы. Как пишет Р.Г. Жуйкова: «можно уверенно сказать — в многочисленных набросках голов, профилей, лиц находили выход не только пушкинский дар портретиста, не только потребность в документальном, точном изображении, но и его творческая сущность. Да, рисунок у Пушкина — это несомненно «слово», «запись» через графический образ. […] Поэт употреблял «язык» графики, создавая документальный портрет интересующего его человека — современника или исторического лица; но через «язык» графики претворялся (возможно, бессознательно) и поиск образа […] Здесь языком графики говорит писатель-творец» (Жуйкова Р.Г. Портретные рисунки Пушкина. Каталог атрибуций. Спб, Дмитрий Буланин, 1996. С.13). У представленного автографа есть вполне определённый биографический контекст.

С Н.Н. Раевским-младшим Пушкин познакомился ещё в Петербурге, до южной ссылки. Повторная встреча произошла в Екатеринославе, когда генерал Н.Н. Раевский-старший взял с собой в путешествие на Кавказ Пушкина, подхватившего горячку после купания в Днепре. После Кавказа семейство Раевских вместе с поэтом отправилось в Крым. Плодами этой поездки стали романтические поэмы Пушкина «Кавказский пленник», «Бахчисарайский фонтан», в Крыму был начат роман в стихах «Евгений Онегин». Одна из дочерей Раевского, Мария Николаевна, будущая жена декабриста Волконского, по мнению некоторых биографов Пушкина, была «утаённой любовью» поэта.

М.Ю. Лермонтов. Обложка тетради с черновой рукописью неоконченного романа «Вадим». <1832 год>. Бумага, чернила

В Пушкинский дом тетрадь передана из Лермонтовского музея из Николаевского кавалерийского училища в 1917 году. Там – от Е.П. Шан-Гирей (в замужестве Веселовской), дочери А.П. Шан-Гирея, троюродного брата Лермонтова.

Обложка заполнена собственноручными рисунками Лермонтова разнообразного содержания: зарисовками мужских и женских лиц и фигур, сцен кавалерийских атак, всадников, лошадей и пр.

Источник: Литературный музей Института русской литературы (Пушкинский Дом) РАН

Пушкинский дом как хранитель памяти

Пушкинский Дом — «живой» институт памяти, где письмена прошлого становятся основой для современных открытий. Здесь соединяются нити истории: от берестяных грамот до рукописей XX века, от фольклора до авторской литературы. Его миссия — сохранять, изучать и передавать следующим поколениям непрерывную летопись русской словесности.

Древлехранилище ИРЛИ РАН — уникальное собрание рукописных сокровищ, созданное в середине XX века усилиями выдающегося археографа Владимира Ивановича Малышева. Начав с нескольких десятков рукописей, привезённых из старообрядческих деревень Печоры, он за полвека собрал более 11 тысяч памятников древнерусской книжности — от средневековых кодексов до крестьянских дневников XVI– XIX веков.

Особая ценность коллекции — в её «народном» происхождении: большинство манускриптов найдено в экспедициях по Русскому Северу, где книги веками хранились в крестьянских избах как семейные реликвии. Среди редчайших сокровищ собрания — автограф «Жития протопопа Аввакума» (ок. 1675 года), ставшего вехой в истории русской литературы и переведённого на все основные языки мира.

Сегодня Древлехранилище — не только научный архив, но и «живой» музей, где подлинные рукописи XII–XIX веков выставлены в дубовых витринах, а воздух пропитан ароматом старинной кожи и воска. Это крупнейшее в мире собрание северорусской книжной культуры, продолжающее открывать забытые страницы истории для исследователей и ценителей древности.

Устная традиция и фольклор

Устная традиция и фольклор служат живыми мостами, соединяющими прошлое и настоящее, передавая культурную память из поколения в поколение. Через сказки, легенды, пословицы и песни народ сохраняет свою историю, обычаи и мировоззрение, даже не имея письменных источников. Эти формы народного творчества не просто развлекают — они учат, воспитывают и формируют коллективную идентичность, храня мудрость предков. Мифы объясняют происхождение мира, былины прославляют героев, а обрядовые песни сопровождают важнейшие моменты жизни человека. Таким образом, фольклор становится не только зеркалом культуры, но и её хранителем, защищая традиции от забвения и передавая их в живом, эмоциональном воплощении.

Исторические коллекции Фонограммархива Пушкинского Дома, включающие более 9000 восковых цилиндров и дисков, были включены в реестр ЮНЕСКО «Память мира» в 2001 году. Эти записи, начиная с 1889 года, представляют собой фольклорные записи на исчезающих или исчезнувших языках.

Здесь вас ждут интерактивные тесты и викторины для проверки своих знаний по разделам памяти.