Neuroteadlane: inimajul on ajast palju raskem aru saada kui ruumist

Foto: Shutterstock

Dean Buonomano tugineb evolutsioonibioloogiale, füüsikale ja filosoofiale, et esitada teooria sellest, kuidas me aega käsitleme ja tajume. Tema väitel pole inimaju mitte ainult aega tajuv keerukas süsteem, vaid see lausa loob seda: aju konstrueerib meie kronoloogilise voolu ja võimaldab vaimseid ajarännakuid – tulevaste ja möödunud sündmuste simulatsioone.

Need funktsioonid pole hädavajalikud mitte ainult igapäevaeluks, vaid inimkonna evolutsiooniks: kui inimkonnal poleks võimet tulevikku ette näha, poleks ta kunagi loonud tööriistu või leiutanud põllundust. Aju on loodud navigeerima meie pidevalt muutuvas maailmas, ennustades, mis juhtuma hakkab ja millal.

Dean Buonomano, «Aju on ajamasin. Neuroteadus ja aja füüsika». Foto: Raamat

Buonomano kombineerib neuroteaduste teadmisi laiaulatusliku multidistsiplinaarse lähenemisega. Kaasahaaravas stiilis heidab ta valgust sellistele mõistetele nagu teadvus, aegruum ja relatiivsus, käsitledes samas sügavmõttelisi küsimusi, mis on pikalt köitnud nii teadlasi kui ka filosoofe. Mis on aeg? Kas meie taju aja möödumisest on illusioon? Kas vaba tahe on olemas või on kõik ette määratud? Vastuste otsimisel näitab Buonomano sama palju aju põneva ehituse kui aja enda kohta. See meisterlik käsitlus jõuab hämmastava tulemuseni: inimaju on põhiolemuselt ajamasin.

Loe katkendit Dean Buonomano raamatust «Aju on ajamasin».

***

Aeg on keeruline, veel keerulisem kui ruum

Jah, tõsi, ruumil on rohkem dimensioone kui ajal: ruumis on asu­koha määramiseks vajalikud kolm väärtust (näiteks pikkus, laius ja kõrgus), aga ajahetke märkimiseks on vajalik vaid üks number. Nii et teatud mõttes on ruum keerukam, ent ma tahan öelda, et inimajul on ajast palju raskem aru saada kui ruumist.

Võtame meie kaasselgroogsed, kellega me jagame suurt osa neuroraudvarast. Selgroogsed loomad suudavad navigeerida ruumis, luua ümbruskonnast sisemist kaarti ning teatud mõttes nad mõistavad ruumi kontseptsiooni. Loomad rändavad pikki vahemaid selge eesmärgiga, kuhu nad ruumis suunduvad; nad mäletavad, kuhu jätsid oma toidu, ning isegi kutsikas teab, et kui maius kukub diivani taha, siis tasub minna ringiga ja saada maius kätte kas vasakult, paremalt, alt või ülevalt. Me teame, et imetajate ajus on väga keerukas sisemine ruumikaart, sest neuroteadlased on juba kümneid aastaid salvestanud hipokampuse koharakke. Koharakud on neuronid, mis reageerivad ehk lülituvad sisse siis, kui loom asub ruumis kindlas kohas. Koos moodus­tavad need rakud võrgustiku, mis loob välisest maailmast ruumilise kaardi, sarnaselt GPS-süsteemile, ainult et see on palju paindlikum; näiteks paistavad meie sisemised ruumikaardid otsemaid uuenevat, kui ruumi piirid muutuvad või objekte selles ringi tõstetakse.

Loomad ei oska mitte üksnes ruumis navigeerida, vaid nad ka näevad seda. Mäe tipus seistes näeme ülal taevast, all metsa ja loogeldes merre voolavat jõge – kõik on ruumis omal kohal. Samuti kuuleme ruumi – see tähendab, et me leiame üles selle punkti ruumis, kust heli tuleb. Meie kompimismeel räägib meile mitte üksnes objektide asen­dist ja kujust, vaid ka meie kõige tähtsama omandi ehk meie jäsemete asukohast ruumist.

Aeg on teistmoodi. Loomad muidugi ajas füüsiliselt navigeerida ei oska. Aeg on tee, kus pole hargnemisi, ristmikke, mahasõite ega ringteid. Vahest sel põhjusel avalduski loomadele suhteliselt nõrk evolutsiooniline surve aega kaardistada, esitada ja mõista sama hästi kui ruumi. Me näeme, et loomad tunnevad kindlasti aega ning näe­vad ette, millal sündmused aset leiavad, aga tundub ebatõenäoline, et meie selgroogsed sugulased teeksid minevikul, olevikul ja tulevikul vahet samamoodi, nagu nende aju teeb vahet mõistetel «üleval», «all», «vasakul» ja «paremal». Meie tajuorganid ei tuvasta vahetult aja kulgu. Erinevalt väljamõeldud tralfamadoorlastest Kurt Vonneguti romaanis «Tapamaja, korpus viis», ei näe me üle aja ega suuda minevikku, ole­vikku ja tulevikku ühe pilguga haarata.

Kõigi loomade, ka inimeste aju on ruumis navigeerimiseks, selle tajumiseks, esitamiseks ja mõistmiseks paremini varustatud kui ajaga toimetulekuks. Üks teooria selle kohta, kuidas inimesed aja kontsept­siooni mõistma õppisid, ütleb, et aju hakkas selleks kasutama ahelaid, mis olid juba ruumi kujutamiseks ja mõistmiseks olemas (10. peatükk). Nagu näha saame, võib see olla üks põhjuseid, miks kõik kultuurid paistavad ajast rääkides kasutavat ruumilisi metafoore (oli pikk päev, näen ette, tagantjärele mõeldes ma ei oleks tohtinud seda välja öelda).

Aeg on ka teadlaste jaoks ruumist keerukam. Teadusvaldkonnad, nagu ka inimesed, arenevad: need küpsevad ja muutuvad kasvades. Paljudes valdkondades on üheks sellise küpsemise märgiks progresseeruv leppimine ajaga.

Esimene tõeline tänapäevane teadusvaldkond oli väidetavalt geo­meetria, mille formaliseeris Eukleides III sajandil eKr. Geomeetriat määratletakse sageli matemaatika haruna, mis tegeleb punktide, joonte, pindade ja tahkete kehade omaduste ja omavaheliste suhe­tega. Eukleidese geomeetria on märkimisväärne ka seepärast, et see on üks kõige elegantsemaid ja pöördelisemaid teooriaid teaduse ajaloos, ja kuna see saavutas sellise seisundi hoolimata sellest, et jättis aja täielikult kõrvale. Geomeetriat oleks võinud sama hästi nimetada ka ruumimeetriaks: teadus asjadest, mis on ajas paigal ega muutu kunagi. Geomeetria oli üks esimesi tõelisi teadusvaldkondi kindlal põhjusel: teadus on palju lihtsam, kui aega on võimalik eirata.

Kreeka filosoofidele ja teadlastele kättesaadav matemaatika ei sobi­nud hästi uurimiseks, kuidas asjad ajas muutuvad. Lisaks oli antiikajal vahemaad palju lihtsam mõõta kui aega; tänapäeval on vastupidi, sest aega on võimalik mõõta palju täpsemalt kui ruumi (7. peatükk). Pärast Eukleidest läks ligi kaks tuhat aastat aega, enne kui matemaatikasse ja füüsikasse hakati aega kaasama. Tähtis samm selles suunas toimus

16. sajandi lõpus, kui ühe tõenäoliselt apokrüüfilise loo andmetel mär­kas igavlev Galileo Galilei, et Pisa katedraalis kiikuval lambil täisringi tegemiseks kuluv aeg on sõltumatu kiikumise amplituudist – et võnke periood on sama olenemata sellest, kas tegu on suure või väikese võn­kega (hiljem tehti kindlaks, et see periood kasvab kergelt koos ampli­tuudiga). Uurides liikumist ja seda, kuidas objektide asend ajas muu­tub, aitas Galileo panna aluse dünaamika teadusvaldkonnale. Aga nagu kreeklastel, polnud ka Galileol tööriistu jõudude, liikumise, kiiruse ja kiirenduse vaheliste suhete matemaatiliseks määramiseks. Newtonil ja Leibnizil tuli leiutada ülim matemaatiline tööriist, et tabada seda, kui­das asjad ajas muutuvad: matemaatiline analüüs. Matemaatilise ana­lüüsi abil suutis Newton kirjeldada seadusi, mis kehtivad ühtmoodi nii kukkuvate õunte kui ka orbiidil liikuvate planeetide liikumisele.

Newton uskus absoluutsesse aega, mis omaenese loomust voolab võrdselt, hoolimata millestki välisest. Tema jaoks oli olemas tõene ja universaalne aeg, mis kehtis ühemõtteliselt kõigile ruumi punktidele. Newtoni universum näis olevat deterministlik: kogu aega, nii mine­vikku kui ka tulevikku, võis põhimõtteliselt määrata üksnes oleviku põhjal. Kuid tulemas oli veel palju edasisi teaduslikke edusamme. Kaks neist on meie jaoks iseäranis olulised. Esiteks jõudsid teadlased vähehaaval (mõne jaoks) hirmutavale arusaamale, et isegi universumis, mis järgis täielikult Newtoni kauneid seadusi, ei olnud praktikas võimalik tulevikku ennustada (ega minevikku ümber jutustada). Paljude teadlaste, sealhulgas Prantsuse matemaatiku Henri Poincaré ja Ameerika meteoroloogi Edward Lorenzi tööd paljastasid, et tillukesed erinevused süsteemi olekus võivad viia tohutult erinevate tulemusteni tulevikus (selle kõige kuulsam näide on liblikatiiva efekt ilmaennustuses). Seda nimetatakse kaoseks ja me saame näha, et see tõstab pead siis, kui uurime kõige keerukamat meile teadaolevat dünaamilist süsteemi – meie aju (6. peatükk). Teine edasiminek toimus siis, kui Albert Einstein heitis kõrvale Newtoni arusaama absoluutsest ja universaalsest ajast. Igasuguse vaistliku arusaama vastaselt sätestas Einstein, et aeg on suhteline (9. peatükk). Me arutleme sellel teemal põhjalikult, kuid praegu on tähtis vaid see, et sedamööda, kuidas füüsika valdkond arenes ja küp­ses, sööbis aja probleem sellesse järjest enam sisse ja fundamentaliseerus. Teatud punktini. Veidral kombel võib mõnes nurgas näha hoopis survet aja täielikuks eemaldamiseks füüsikast, minnes tagasi staatilise geomeetrilise universumi juurde, mida füüsik Julian Barbour nimetab Platoniaks – viitena Platoni seisukohale, et ideaalsed geomeetrilised vormid on tõelised entiteedid, mis eksisteerivad ajatus maailmas.