ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРЕДИСЛОВИЕ ― акад. А.М. Прохоров, 2000 г.
Ознакомительная версия здесь (pdf) и здесь (zipped pdf).
Аннотация
Книга написана в течение 1996-2000 гг. Она основана на продолжительных исследованиях автора в области электро- и магнитобиологии. Большинство результатов опубликовано в различных рецензируемых научных журналах. Книга представляет тщательный анализ практических всех известных к настоящему времени экспериментальных данных магнитобиологии, несущих спектральную информацию, и теоретических концепций с точки зрения теоретической физики. Также обсуждены все современные основные гипотезы о физической природе магнитобиологических эффектов и выявлены некоторые проблемы, которые все еще ожидают решения. Книгу выделяет среди многих предыдущих работ по магнитобиологии то, что она опирается на анализ большого числа экспериментальных и теоретических работ, в ней предложено единое объяснение ряда парадоксальных эффектов биологической эффективности слабых низкочастотных магнитных полей. Объяснение основано на квантовой интерференции ионов и молекул, что является новым направлением исследований в теоретической биофизике. Книга легко читаема. Конкурирующих изданий не существует.
Синопсис
Магнитобиология представляет собой новую синтетическую область знания, грани которой сформированы самыми разными науками от физики до медицины. Ядро ее лежит в области биофизики. Существенного развития магнитобиология достигла лишь в течение последних 10-20 лет. Вместе с тем, магнитобиология является проблемой, которая за этот же, сравнительно небольшой период времени, не получила удовлетворительного объяснения. Отсутствует теория, общие физические концепции магнитобиологии, практически нет предсказательных теоретических моделей. Проблема связана с парадоксальностью биологического действия слабых низкочастотных магнитных полей, которые по энергии далеко не сопоставимы с характерной энергии биохимических превращений. Из-за этого само наличие проблемы вызывает сомнение у значительной части научного сообщества - несмотря на громадное число экспериментальных свидетельств. Опыт многолетних наблюдений говорит о том, что некоторые ЭМ поля представляют потенциальную угрозу для здоровья людей и являются не менее существенным климатическим фактором, чем температура, давление и влажность. В дополнение к естественному электромагнитному фону с каждым годом возрастает уровень электромагнитных полей индустриального происхождения. Поэтому, задача изучения механизмов биологического действия электромагнитных полей становится все более и более актуальной.
Глава ВВЕДЕНИЕ дает сжатый обзор научной области электромагнитобиологии. Исторический экскурс продолжен некоторыми важными фактами, которые показывают связь магнитобиологии с социальной жизнью, здоровьем людей, электроемкой индустрией и использованием бытовых электроприборов. Сопоставлены точки зрения различных людей на понимание этих фактов. Показано, что причина различия во взглядах связана с отсутствием надежных физических объяснений наблюдаемым биологическим эффектам. Биологические эффекты телевизионных и компьютерных мониторов, бытового оборудования, линий передач, мобильных телефонов, магнитных бурь и т.д. обсуждаются в связи с профессиональными и общими заболеваниями, такими как рак, сердечно-сосудистые нарушения и общий стресс. Приведены некоторые данные о типичных уровнях электрических и магнитных полей и электромагнитного фона. Читателю предлагаются основные принципы магнитобиологии, соответствующая терминология, концепции, а также объяснены частотные и мощностные диапазоны. Интенсивность исследований в данной области отражает общую озабоченность населения возможными вредными эффектами. Поэтому приведены статистические данные по конференциям, организованным в последнее десятилетие во всем мире. Описаны некоторые международные научные проекты. Рассчитаны тепловые эффекты электромагнитных полей, которые на сегодня являются единственной основой электромагнитных стандартов безопасности. Показано, что другие общие квантовые эффекты могут вызывать нетепловые биологические эффекты резонансного характера. Указаны уровни магнитных и электрических полей, для которых можно ожидать подобных эффектов. Эти уровни сравниваются с электромагнитным фоном, выявляя при этом несовершенство существующих стандартов безопасности.
Глава ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ классифицирует биологические отклики на электромагнитное поле и описывает множество убедительных экспериментальных работ, связанных с первичными физическими процессами магниторецепции. Глава сфокусирована на частотных и амплитудных зависимостях биологических эффектов слабых магнитных, электрических и электромагнитных полей. Описываемые экспериментальные результаты сгруппированы по признаку вероятных физических механизмов.
Глава ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МБЭ, как подразумевает название, вводит читателя во множество теоретических моделей и гипотез о физической природе магнитобиологического эффекта (МБЭ - общий термин для обозначения магнитных зависимостей в реакции любого биологического объекта). Глава начинается с классификации всех известных физических механизмов и рассматривает математические модели для некоторых из них. Глава продолжена детальными описаниями и оценками механизмов и их прикладной ценности. Обсуждаются слабые и сильные стороны, приведены некоторые вычисления. Модели и механизмы классифицированы с точки зрения уровня их описания: феноменологического, макроскопического или микроскопического. Много внимание уделено микроскопическим механизмам, которые, как показано, особенно перспективны для магнитобиологии. Дано квантовое описание некоторых из них, в частности, т.н. "проблемы кТ". Показано, что микроскопические модели могут быть использованы для предсказания сложных полиэкстремальных биологических зависимостей от параметров магнитного поля.
Глава ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЯЗАННЫХ ИОНОВ главным образом посвящена оригинальным авторским разработкам, рассматривает широкий спектр электрических и магнитных условий для динамики иона внутри белковых полостей. Для большинства важных биологических ионов, даже при комнатной температуре, длины волн де Бройля имеют тот же порядок, что и размеры связывающей полости. На атомном уровне ионы проявляют квантовые свойства. Описана интерференция квантовых состояний ионов, связанных в связывающих белковых полостях, на основе решений уравнения Шрёдингера. Показано, что возникновение МБЭ определяется многими параметрами магнитного поля. Эти теоретические механизмы представляют основу для понимания экспериментов.
Глава ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРО- И МАГНИТОБИОЛОГИИ рассматривает приложение механизма ионной интерференции для описания других эффектов, связанных с магнитобиологией - биологической активности воды, обработанной электромагнитными полями, и биологических эффектов микроволн. Модели предсказывают как частотные, так и амплитудные спектры, а также эффекты циркулярно поляризованных микроволн. Также приведен обзор некоторых идей по когерентным состояниям в живой материи. Автор предлагает концепцию молекулярного интерферирующего гироскопа, которая представляет основу для решения "проблемы кТ" в магнитобиологии. Последний раздел суммирует нерешенные проблемы и рассматривает особенности текущего состояния магнитобиологии среди других наук.
Глава ПРИЛОЖЕНИЯ предлагает читателю углубленные математические описания релевантных физических концепций. Даны разделы по магнитному резонансу, модели Фрелиха и Давыдова, эффектам Джозефсона и т.д.
