2.1. Что такоесверхслабые воздействия

К настоящему времени накоплен обширный научный материал по экспериментально обнаруженными эффектам, связанным со слабыми и сверхслабыми воздействиями различной природы на разнообразные физические и биологические объекты и процессы. Несмотря на то, что интенсивность этих воздействий очень мала, факты такого влияния однозначно зафиксированы для самых различных типов воздействий и разнообразных физических систем.

Слабыми и сверхслабыми воздействиями занимаются сотни ученых и изобретателей, представляющих новое направление современной науки, находящейся на стыке физики, химии, биологии, физиологии и медицины. В течение последних десятилетий действие слабых и сверхслабых факторов отмечали и изучали ученые в различных, никак не связанных друг с другом областях науки. Определенные успехи, достигнутые в использовании сверхслабых факторов физической и химической природы, достигнутые в медицине, вызвали разработку новых методов и путей диагностики и лечения заболеваний. Успехи, достигнутые в практическом использовании низкоинтенсивных факторов, иногда наряду с полным непониманием возможной природы их действия, стимулировали науку на изучение возможных механизмов таких воздействий.

Все сверхслабые факторы, действующие на земные биологические системы, включая человека, имеют или физическое, или химическое происхождение. В настоящее время целый ряд эффектов от сверхслабых воздействий удается получать в направленном эксперименте.

Многие медицинские методики, активно применяемые в современной лечебной практике, также используют слабые воздействия.

Например, магнитобиология развивается уже порядка 20 лет и хотя до сих пор отсутствует теория и общие физические концепции магнитобиологии, но есть множество удачных экспериментов. Магнитобиология изучает, в основном, биологические реакции и механизм действия очень слабых (менее 1 мТл) магнитных полей. Для биологических систем действия таких полей лежат ниже порога включения защитных биологических механизмов и способны накапливаться на субклеточном уровне. При этом делаются предположения об информационном характере действия слабых физико-химических факторов на биологические системы, полагая, что такие системы находятся в состоянии далеком от равновесия, и достаточно слабого воздействия, чтобы система прошла точку бифуркации*, реализовав биологическое усиление слабого сигнала магнитного поля. Вопрос о том, почему тепловые флуктуации, величина которых на десять порядков превосходит квант энергии магнитного поля, не разрушают магнитобиологический эффект, связывают с идеей когерентного воздействия внешнего фактора на фоне некогерентного теплового шума.

Под сверхслабыми воздействиями будем понимать такие воздействия, энергия которых много меньше характерных энергий биохимических реакций. Как правило, в научной литературе этот энергетический дисбаланс внешнего воздействия и термодинамического равновесия в биологических системах называется «проблемой КT».

2.2. Гипотезы о влиянии сверхслабых физических полей на биологические и неживые объекты

Многие исследователи занимаются изучением факторов и механизмов влияния сверхслабых физических полей на свойства воды. Между тем, установлено, что, на первый взгляд, такое воздействие является во многом парадоксальным явлением, поскольку энергия поля на много порядков меньше характерных энергий водородных связей в молекулах воды и гипотетических кластерах. Она также значительно меньше тепловой энергии частиц при комнатной температуре – факторе, который должен разрушать возможное действие поля (так называемая, проблема КТ). Эти и другие противоречия требуют правдоподобного объяснения и желательно в рамках известных физических законов.

Например, приведем гипотезу И.М.Дмитриевского (московский государственный инженерно-физический институт), который развивает новую парадигму естествознания, основанную на признании определяющей роли реликтового излучения вселенной.

*точка бифуркации - смена установившегося режима работы системы. Термин из неравновесной термодинамики и синергетики.

Он проводил эксперименты с поляризованными излучениями и считает, что для определения механизма сверхслабых воздействий следовало лишь указать природные источники возникновения поляризованного излучения. Это – хорошо известные физикам, спиновые механизмы ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса (ЯМР и ЭПР), основанные, в свою очередь, на эффекте Зеемана – расщеплении энергетических уровней по спину в постоянном магнитном поле. Отметим, что ЭПР и ЯМР, известные до сих пор, как методы измерения и исследования, выступают здесь, как способы управления и регуляции, присущие самим природным объектам и процессам.

Следует признать, что механизм сверхслабых воздействий до конца не изучен, и для его понимания, по-видимому, надо использовать несколько гипотез.
Рассмотрим гипотезы, которые достаточно хорошо могут описывать возможные механизмы воздействия сверхслабых физических полей. При этом, эти гипотезы не

противопоставляются друг другу, а должны рассматриваться в комплексе, учитывая многообразие и до конца не познанную глубину процессов, происходящих в биологических и неживых объектах.

2.2.1. Диссипативный резонанс

Перспективным представляется механизм действия диссипативного резонанса, как фактора, объясняющего многие проявления воздействия сверхслабых колебаний.
В связи с отсутствием общепринятого воззрения на механизмы поглощения энергии внешнего поля наноразмерными системами и, особенно с "проблемой КТ", Карнаухов А.В. и Пономарев В.О. предложили ввести понятие диссипативного резонанса. Смысл этого явления заключается в возможности перехода энергии внешнего поля в энергию механических колебаний вязкоупругой распределенной среды, содержащей частицы - акцепторы электромагнитного излучения. Взаимодействие внешнего поля и вязкоупругой среды может в результате привести к образованию в системе структуры порядка. При этом индивидуальные колебания частиц акцепторов под действием внешнего поля складываются синфазно, что приводит к увеличению энергии колебательного процесса, существующего в среде до величин, превышающих порог теплового шума (КТ). Авторы этой идеи ввели и обосновали понятие диссипативного резонанса и пришли к выводу, что в данном случае имеет место новый важный класс физических явлений. Это может не только объяснить характер совместного воздействия слабых электромагнитных полей на различные физико-химические системы, в том числе и биологические, но и играет важную роль в структурной организации этих объектов.

В общем представлении диссипативный резонанс - это явление нарастания колебаний под действием внешних периодических сил за счет образования в системе структуры порядка. Это частный случай более общего класса процессов самоорганизации в диссипативных структурах, отличительной особенностью которого является квазипериодический характер изменения некоторых параметров системы.

Диссипативный резонанс является принципиально новым классом физических явлений резонансного типа. Одна из его характерных особенностей - отсутствие какой-либо

выделенной резонансной частоты, поскольку система обладает способностью "настраиваться" на произвольную внешнюю частоту, при этом время нарастания колебаний определяется не временем установления колебаний, а именно временем настройки системы (временем возникновения структуры порядка).

Несмотря на свою фундаментальность, явление диссипативного резонанса представляет собой лишь один из возможных кооперативных механизмов воздействия электромагнитных полей низкой интенсивности на биологические и физико- химические системы.

2.2.2. Спиновый запрет

Лучше понять возможные механизмы и физику воздействия сверхслабых полей помогает взгляд на эту проблему с позиции энергетического и спинового запрета на протекание химических реакций. Эти вопросы рассматриваются в получившей стремительное развитие новой дисциплине в химии – «спиновая химия». Необходимо отметить основополагающие работы по проблемам спиновой химии академика РАН А. Л.Бучаченко.

Рассмотрению особенностей механизмов воздействия слабых магнитных полей, основанных на принципах спиновой химии, на возможность протекания химических реакций посвятил ряд работ Дроздов А.В.

Спин – собственный момент количества движения элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого.

Рассмотрим понятие спина электрона.

В теории магнетизма считается, что электрон обладает квантовым свойством - спином, из-за чего он ведет себя подобно стрелке компаса, вращающейся вокруг своей оси и соединяющей южный и северный полюса электрона. Спины электронов могут быть ориентированы в направлениях, которые обычно называют "спин - вверх" (мажорные спины) и "спин - вниз" (минорные спины).

page6image32887056

Рис.1. Спины электронов

Если поместить электроны в магнитное поле, то их спины выстроятся вдоль направления поля. При этом они будут определенным образом вращаться вокруг силовых линий (прецессия спина) - это явление можно сравнить с орбитальным вращением нашей планеты.

Рис. 2. Электроны в магнитном поле

Если выключить поле, прецессия спина прекращается и его ориентация фиксируется. Другими словами, используя эффект прецессии, можно менять спиновое состояние электрона, воздействуя магнитным полем.

При рождении молекулы происходит перегруппировка атомных ядер и их электронных оболочек. Длительность этого события -11 -13 10

page6image32840816

реакционном комплексе молекул-реагентов. За это время комплекс преобразуется в молекулы-продукты, а старые химические связи сменяются новыми.

Сами химические события относительно непродолжительны – они составляют ничтожно малую часть общего времени химического процесса. Основное время затрачивается на –10 секунд и оно связано с временем смещения атомов в подготовку встречи реагентов, организации их подходящей ориентации и энергетической накачки. Именно «подготовительная» стадия является причиной разнообразия времени протекания химического процесса.

Известны факторы, которые управляют химической реакцией – энергия и угловой момент реагентов. Энергия управляет ходом химических реакций через энергию электронов, реакционную способность, активационные барьеры. Энергетический запрет означает, что система должна обладать энергией, не меньшей, чем высота потенциального барьера, необходимого для образования продукта реакции. Это очень сильный, но преодолимый, например, через использование туннельного эффекта, запрет на проведение химической реакции.

Спиновый запрет основан на фундаментальном и универсальном принципе сохранения спина в химических реакциях: все реакции селективны по спину - они разрешены только для таких спиновых состояний продуктов, в которых полный спин идентичен спину реагентов. Реакции запрещены, если в них требуется изменить спин.

Это относится ко всем спиновым моментам – вращательному моменту молекулы, орбитальному электронному моменту, собственному моменту (спину) электрона и собственному ядерному моменту (ядерному спину).

Спиновая химия уникальна: она вводит в химию магнитные взаимодействия. Будучи пренебрежимо малыми по энергии, магнитные взаимодействия переключают реакцию между спин - запрещенными и спин - разрешёнными каналами. В конечном счете, они контролируют химическую реакционную способность и пишут новый, магнитный сценарий реакции.

Таким образом, управляя спиновыми состояниями реагирующих частиц можно изменять временной масштаб реакции – управлять скоростью химического взаимодействия. Поскольку энергия «переключения» между спиновыми состояниями реагирующих частиц очень мала (на несколько порядков ниже энергии тепловых колебаний), а временные масштабы процессов на спиновом уровне короче времени тепловой релаксации (решение проблемы «КТ»), то можно

говорить о низкоэнергетическом механизме действия физических полей сверхслабой интенсивности.
В рамках науки «Спиновая химия» уже сегодня доказаны

механизмы, позволяющие осуществлять спиновую конверсию, меняя тем самым масштаб химической реакции. Получен ряд фундаментальных результатов, наиболее важные из них для дальнейшего рассмотрения приведены в работах А.Л.Бучаченко:

• «...Ключевая биохимическая реакция – синтез АТФ – является спин-селективной; она происходит в спин - селективном нанореакторе, который может функционировать как молекулярный приемник резонансных электромагнитных волн. Изменяя спин ион-радикальной пары, они переключают реакцию между спин разрешенным и спин запрещенным каналами, регулируя выход АТФ...»;

• «...скорость спиновой релаксации в слабых полях может на порядки отличаться от скорости релаксации в сильных полях. Причем эту особенность нельзя объяснить в рамках сильнопольной теории».

Таким образом, в спиновой химии была показана не только принципиальная возможность влияния сверхслабых физических полей (в нашем случае электромагнитных») на скорость химической реакции, но и экспериментально доказано влияние сверхслабого поля на биологически значимую реакцию - синтез АТФ. (АТФ - это сокращенное название аденозинтрифосфорной кислоты. АТФ содержится в каждой клетке животных и растений и играет центральную роль в клеточных превращениях энергии).

Таким образом, возможные пути и механизмы воздействия сверхслабых электромагнитных полей на биологические объекты и технологические процессы могут быть следующими:

Диссипативный резонансный эффект, происходящий на разных частотах под действием внешнего поля;

Спиновый эффект, благодаря изменению спина ион- радикальной пары.

Мы рассмотрели некоторые подходы к объяснению механизма действия сверхслабых воздействий на биологические и неживые объекты и остановились на их комплексном характере.

3.Гипотеза воздействия на биологические организмы

Многие исследователи занимаются изучением факторов и механизмов влияния сверхслабых физических полей на свойства воды.

Между тем, установлено, что, на первый взгляд, такое воздействие является во многом парадоксальным явлением, поскольку энергия поля на много порядков меньше характерных энергий водородных связей в молекулах воды и гипотетических кластерах.

Она также значительно меньше тепловой энергии частиц при комнатной температуре – факторе, который должен разрушать возможное действие поля (так называемая, проблема КТ). Эти и другие противоречия требуют правдоподобного объяснения и желательно в рамках известных физических законов.

Несмотря на то, что интенсивность этих воздействий очень мала, факты такого влияния однозначно зафиксированы для самых различных типов воздействий и разнообразных физических систем (Суворов А.И., 2010-2011).

Это область нелинейных эффектов, и воздействие сверхслабых колебаний проявляется путем их включения в электромагнитный межмолекулярный обмен в системах живого организма, причем очень слабые сигналы, вероятно, увеличивают свою интенсивность до величины управляющих сигналов.

Как предполагают, большую роль в этом явлении играют естественные компоненты окислительно-восстановительных реакций, протекающих на клеточном уровне, прежде всего в цепи АДФ-АТФ.

Энергетический процесс в клетках можно представить в виде следующей последовательности:

передача химической энергии молекулой аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) одному из биополимеров;

перевод, в цепи биополимера, химической энергии в энергию электромагнитного солитона.

Солитон - разновидность уединенной волны, сохраняющей свою форму и скорость распространения в нелинейной среде, способной передавать энергию на относительно большие расстояния (Кудряшов Н.А., www.pereplet.ru\obrazovanie,

Онлайн. Энциклопедия Кругосвет).

Возникновение солитона в клетках организма можно представить, исходя из квантовомеханических воззрений.
При движении энергии по цепям биполимеров, согласно Давыдову А.С. (1988), их гибкие и мягкие звенья, а также группы атомов совершают нелинейные колебания.

При этом химическая энергия, имеющаяся в молекулах биополимеров, преобразуется в энергию более высокого качества – электромагнитную.

Когерентные области в объеме жидкости можно представить как массив вихрей, формирующих длинную вихревую электромагнитную цепочку, связанную обменным взаимодействием, способных поддерживать распространение солитона.

Солитон – идеальный переносчик энергии в биологических молекулах, т. к. он быстро движется по цепи биополимера, передавая энергию на его механические или химические нужды.

Солитоны ведут себя подобно частицам: при взаимодействии друг с другом или с некоторыми другими возмущениями, они не разрушаются, а двигаются, сохраняя свою структуру неизменной.

Любой биополимер в клетке погружен в жидкость – в воду, и окружен другими такими же полимерами, которые тоже могут вступать в реакции с молекулами АТФ и получать от них порции энергии.

Рис.1.Солитон

page11image32801392

В научной литературе, действительно, существуют результаты, свидетельствующие о том, что вода внутри клеток организма выступает в роли своеобразной мишени влияния слабых и сверхслабых электромагнитных полей (Фесенко Е.Е. и др., 2002, Трухан Э.М., 2009), что приводит к изменению системных свойств тканей и системы органов.

А.Н.Бульенков установил (2005), что вода может образовывать энергонапряженные фрактальные кристаллы, отличные от обычного льда, если ей дать для этого энергию.

Вполне возможно, что основным элементом клеток, обеспечивающим ее нормальное функционирование, является область фрактальных кристаллов воды, представляющих собой энергонапряженные кристаллические образования и существующих только в живых системах, поскольку для их поддержания необходимы постоянные затраты энергии.

Эту энергию могут поставлять сверхслабые электромагнитные колебания, в том числе от наноструктурированных слоев различных материалов (Суворов А.И., 2011).

Известно, что вода в связанном состоянии максимальным образом представлена в крови и лимфе, которые пронизывают весь организм, связывая его в единую систему.

Очевидно, что через систему биологических жидкостей может осуществляться энерго-информационное воздействие со стороны нанопокрытий в кратчайшее время и без задержек в разных системах организма.

Независимо от точки приложения (сенсорные системы, биологически активные точки) влияние через кровь и лимфу охватит весь организм, создавая тотальный положительный эффект.

Эти сложные и до конца не изученные физические и биофизические процессы и явления могут оказывать слабые по интенсивности, но вполне значимые положительные воздействия на человека.

Все это является доказательством необходимости тщательных исследований влияния сверхслабых электромагнитных колебаний на процессы происходящие в организме человека на клеточном и субклеточном уровне.