2.3. Излучательные процессы живой клетки Выше

2.3. Излучательные процессы живой клетки
Выше уже упоминались работы А. Поликара [18], показавшего,
что поверхность живой клетки никогда не находится в статическом
состоянии и что в ней непрерывно происходят макромолекулярные
движения. Также непрерывны флуктуации объема биомолекул
вследствие их конформационных переходов, изменения длины
водородных связей и т. п. [13, 14]. Поскольку все эти микро- и
макромолекулярные движения совершаются электрически
заряженными и поляризованными элементами живой клетки, о ней
можно говорить как о непрерывно флуктуирующей системе
структурно организованных электрических зарядов. Вполне
естественно, что такая структура за счет процессов переполяризации
клеточных и субклеточных мембран и изменения их
диэлектрических характеристик воспринимает и генерирует
электромагнитные и акустические поля в широком диапазоне
частотных спектров с различной пространственной топологией [37,
38, 39, 40].
При изучении колебательных процессов в цитоплазматических
мембранах и клеточных органелах особый интерес представляют
резонансные явления и эффекты когерентности. Еще в 1968 году H.
Frochlich [41] выдвинул концепцию о когерентно возбуждаемых
11
12
электромагнитных колебаниях в диапазоне 10 -10 Гц, связанных с
метастабильными состояниями молекул с высоким дипольным
моментом в биологических мембранах. Эта концепция постепенно
подтверждается экспериментальными и теоретическими
исследованиями [42, 43, 44, 45]. Анализируя концепцию Фрелиха, F.
Kaiser [45] показал, что в ее рамках коллективные взаимодействия в
мембранах могут запускать колебательные биохимические реакции,
приводящие к макроскопическим когерентным электрическим
колебаниям в диапазоне 10-100 Гц. Рассматривая колебания в
структуре олигомерных белков как их фундаментальное свойство
Chou Kuo-Chen из Корнеллского университета (США) сделал вывод,
что низкочастотные колебания и резонансные эффекты могут
обладать особой функцией в передаче биологической информации и
кооперативных взаимодействиях на молекулярном уровне, а также
играть весьма значительную роль в динамических процессах
аллостерии в олигомерных белковых молекулах [46]. Обнаружены
непрерывно происходящие в белковой глобуле конформационные
процессы типа свертывание-развертывание [14]. В работе Т. Т.
Ермолаевой и В. В. Воробьева [47] из НИИ радиофизики СанктПетербургского университета обсуждаются вопросы преобразования
микротеплового сигнала в СВЧ-сигнал и наоборот, более того,
показано, что при определенных состояниях вещества фиксируется
резонансное микроволновое поглощение, отражающее, по мнению
авторов, локальный процесс термической переориентации
электронных спинов.
В работах последних лет, посвященных исследованию слабых и
сверхслабых взаимодействий между объектами, появился термин
“поле формы”. Действительно, достоверно обнаружены
многочисленные эффекты воздействия на физико-химические
свойства веществ и протекающие в них процессы структурных
форм, имеющих определенную пространственную организацию,
таких как пирамиды, “платоновы тела”, кристаллы, многие
биосубстраты и живые организмы. В последней главе этой книги
показан пример такого воздействия организованной структуры на
скорость окислительной реакции. Воздействие это дистанционно и,
посему, несомненно, отражает наличие некоего излучательного или
полевого агента, возбуждаемого указанными структурами
(формами). До сих пор не удалось метрологически оценить эти поля
(излучения) какими-либо приборами для электромагнитных,
оптических или гравитационных измерений и природа их пока не
ясна. Они проявляются лишь феноменологически, например, как
сдвиг скорости биохимической реакции, изменение оптической
плотности среды, диэлектрической проницаемости вещества,
биологической активности микроорганизмов и т. п. Здесь, конечно,
можно заметить, что именно отсутствие метрологии и управляемого
воспроизведения отличает на сегодняшний день эти, так называемые
“поля формы”, от электрического или магнитного полей, освоенных
человеком в практических устройствах, но еще не понятых по
существу своей природы.
По поводу генеза полей (излучений), продуцируемых
структурно организованными объектами, можно высказать
следующие соображения.
Практически любая структурная организация вещества (живого
и неживого) имеет некий скелет, каркас, тело со специфическим
внутренним строением на макро- и микроуровнях, включающем
различного рода кристаллические решетки, пленки, мембраны,
волокна и т. д., заключенные во внешнюю оболочку поверхностный слой. Из физики радиоволноводов известно, что, к
примеру, полимерная пленка на подложке образует простейшую
плоскую волноводную систему. При воздействии на такую
поверхность, например, светового потока дисперсионное
соотношение для волновода определяется через длину волны света,
толщину пленки, диэлектрические характеристики
распространяющего слоя (пленки) и подложки. Третьей средой при
этом считается воздух, диэлектрическая проницаемость которого не
зависит от параметров светового потока. Можно описать волновые
свойства данного волновода, рассчитав дисперсию электрической и
магнитной мод [48, с. 99].
Следует отметить, что электромагнитные волны в любом
волноводе (плоском или объемном) могут быть двух видов в
зависимости от того, какую они имеют продольную составляющую электрическую (Е-волны) или магнитную (Н-волны). При этом
распространение волн с поперечной структурой поля, обычно
рассматриваемых в теории электромагнитных полей и
регистрируемых приемными антеннами, внутри волноводов
невозможно. Чисто поперечное поле реализуется лишь в предельном
случае плоской волны с неограниченным поперечным сечением [49,
с. 136].
Существует еще одно достаточно хорошо изученное и важное
для понимания эффектов “поля формы” явление - дифракция волн,
имеющая место на конце волновода.
В свете изложенного, можно рассматривать поверхности
структурно организованных тел как плоские волноводы,
образованные поверхностным слоем, отличающимся по составу,
плотности, диэлектрической проницаемости и другим свойствам от
общей массы тела. Кроме того, на поверхности макротел, как
правило, присутствует конденсат воды и другие адсорбированные
поверхностью вещества. В условиях Земли каждое тело находится в
ее магнитном поле, в электрическом поле атмосферы, подвергается
световому и тепловому воздействию, космическим влияниям. Все
эти факторы, меняясь в определенной цикличности, могут
возбуждать в поверхностных волноводах любого тела
электрические, магнитные или акустические продольные волны. В
зависимости от природы и структуры тела, взаимной конфигурации
и соотношений его размеров на стыках поверхностей за счет
явлений дифракции и интерференции должна иметь место
специфическая для каждого объекта топология поля, будь то
микрокристалл или египетская пирамида.
Кроме перечисленных внешних факторов, возбуждающих
волноводную структуру объекта, следует учитывать и внутренние
процессы в его собственном веществе. Ангармонические колебания
электрических зарядов, дипольные осцилляции, тепловые
флуктуации кристаллической решетки, резонансные молекулярные
отклики и пр. создают комбинации частот в определенных
соотношениях со спектром собственных частот внутренней среды
объекта. Частоты фононов и электронных возбуждений вносят
совместный вклад в дисперсию частотной восприимчивости среды,
которая содержит ту же информацию, что и функция отклика [48,
с.168-222]. Совокупность внутренних возбуждений вещества
объекта, по всей видимости, способна формировать эффекты типа
бегущей волны и создавать соответственно его размерам и форме
сугубо индивидуальную пространственную топологию поля,
синтезируемого поверхностными волноводами.
Поскольку образующими этого поля могут являться, в
основном, продольные электрические, магнитные и фононовые
волны, то их прямая регистрация существующими приборами,
рассчитанными на прием полей поперечной структуры, технически
сложно реализуется. Неудивительно, что для этих полей
чувствительными датчиками являются биоструктуры,
представляющие собой также волноводные системы весьма сложной
организации, включающей молекулы ДНК и РНК,
цитоплазматические мембраны, микротрубочки, цитоскелет, костномышечный аппарат, нервные волокна и пр. Живая ткань в первом
приближении может быть аппроксимирована слоистой
диэлектрической неоднородной структурой и в расчетах
моделироваться слоистым объемным волноводом. Если взглянуть на
структурную организацию даже простейшей единицы живого вируса (рис.3.), то поражает сложность и правильность форм
конструктивных элементов [50]. Действительно, открывается
картина биологических микроосцилляторов и приемников.
Подобное воспринимается подобным и, видимо, излучает
подобное. Поскольку, как уже говорилось выше, функция отклика
системы содержит ту же информацию, что и дисперсия ее
восприимчивости, по логике вышеизложенного следует, что в
излучаемом биологическим объектом поле должны иметь место
продольные моды электрических, магнитных, акустических волн.
В работе В. П. Богданова [51] обсуждаются теоретические и
практические вопросы возбуждения продольных поляризационных
волн, причем отмечается, что возможность возникновения, к
примеру, продольной Е-волны следует в самом общем виде из
фундаментального уравнения электрического
поля
ρ
∫ D dS = 4 πq
s
где:
,
ρ
ρ
ρ
D - вектор электрической индукции, D =ε ε ⋅ Ε ;
0
dS - дифференциальный элемент поверхности S;
q - заряд внутри поверхности S.
Если заряд q распределен по поверхности сферы S, а его
плотность переменна, то напряженность поля также является
переменной и тем самым создается радиально распространяющийся
от заряженной сферы поляризационный колебательный процесс.
ρ
Поскольку направление вектора Ε совпадает с направлением
распространения энергии в среде, то можно говорить о наличии
продольных Е-волн.
Рис. 3. Схематическое изображение структуры некоторых
наиболее известных вирусов (приведено по В. Майеру и М. Кенда
[50]). 1 - аденовирус, 2 - вирус герпеса, 3 - вирус табачной мозаики,
4 - рабдовирус, 5 - тоговирус, 6 - вирус саркомы Рауса, 7 - вирус
оспы, 8 - бактериофаг Т4.
В этом же ключе флуктуирующие живые клетки могут
рассматриваться как сферы с распределенным зарядом,
продуцирующие Е-волны. Можно аппроксимировать колебательные
процессы в бислое цитоплазматической мембраны изменениями
профиля кривизны обкладок плоского нелинейного конденсатора с
высоким градиентом Е, тогда следствием этих колебательных
смещений, будут продольные волны плотности среды и генерация
также продольных электрических и акустических колебаний с
различными амплитудно-фазовыми характеристиками.
Интересный факт отмечен В. П. Богдановым со ссылкой на
работу А. В. Чернетского [52], открывшего эффект
самогенерирующегося разряда в плазме, при котором возникают
продольные Е-волны. Суть этого факта состоит в том, что во
внешнем слое плазмы с большой скоростью меняется плотность
положительного заряда и создается радиальное электрическое поле
большой напряженности. По расчетам, колеблющаяся с частотой в
7
несколько МГц напряженность поля может достигать величин 10
В/м. Однако вспомним: ведь именно такой порядок напряженности
электрического поля имеет место в цитоплазматической мембране.
При учете того, что энергия колебательного процесса
пропорциональна квадрату частоты, то даже в низкочастотном
диапазоне она может иметь внушительные величины, особенно если
учесть явления резонанса и когерентности.
В теоретической работе Е. И. Нефедова с соавт. [53] указывается,
что квант энергии продольной волны на пять порядков превосходит
квант энергии поперечного электромагнитного излучения. При этом
отмечается высокая проникающая способность продольных волн в
различных средах, включая электропроводящие. Также
предполагается, что имеет место резонансный характер
взаимодействия поперечной и продольной мод электромагнитной
волны на фиксированной частоте и отсутствие такового на других
частотах. Если указанные свойства продольных мод
электромагнитного поля (ЭМП) подтвердятся дальнейшими
исследованиями, то частотно избирательное резонансное
взаимодействие его продольной и поперечной мод предопределяет
отсутствие спектра тепловых шумов. Из этого, соответственно,
следует возможность помехоустойчивого практически мгновенного,
независимого от расстояния (по крайней мере, в масштабах нашей
планеты и ближнего космоса), взаимодействия через продольную
моду ЭМП идентичных пространственных топологических
структур, в том числе и биологических.