физиологических процессов и выявить нарушения в их работе.

Физиологическая информация заключена в пространственно-временном распределении сигналов, в их динамических изображениях. Поэтому можно образно сказать, что физические поля в че-

420

ловеческом организме — это «рабочий стук» физиологических процессов. Любой функционирующий орган посылает информацию по многим каналам, одни отражают быстрые процессы (биоэлектрическая активность нейронов, мышц), другие — медленные (микроциркуляция крови, обмен веществ и т.д.). Исследование и измерение характеристик этих «стуков» — сигналов для диагностики состояния организма — может дать большой объем информации.

По существу такой подход означает применение физических методов исследования к биополю. Под биополем понимается совокупность физических полей, присущих объектам живой и неживой природы, с помощью которых осуществляется их взаимодействие и обмен энергией и информацией. Точные измерения и динамическое пространственно-временное картирование этих полей, излучений и изменений фона позволяют развить и применить новые методы ранней неинвазионной диагностики как основы профилактической медицины, в том числе разработки соответствующей аппаратуры. Этими вопросами интенсивно занимаются многие ученые у нас в стране и за рубежом, однако наибольшие успехи получены учеными ИРЭ РАН под руководством академика Ю.В. Гуляева. Согласно разработанным ими методами исследования можно выделить восемь видов полей и излучений (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Схема физических полей в организме человека

(ИК — инфракрасное излучение, В — магнитная индукция, Ε — напряженность электрического поля, СВЧ — излучение сверхвысокой частоты).

421

15.1.1. Электромагнитные поля и излучения живого организма

Одними из основных видов излучения являются электромагнитные поля (ЭМП) и излучения (ЭМИ) живого организма. Это связано с возникновением, движением и взаимодействием электрических зарядов в живом организме в процессе его жизнедеятельности. Поля существующих электрических зарядов возникают при работе сердца и токе крови в сосудах, при нервных и мышечных сокращениях, генерируются при работе митохондрий в клетках и т.д., и их изменения тем самым отражают физиологическую активность различных биологических систем. В соответствии с теорией Максвелла для определения электромагнитных полей биологических объектов необходимо знать обобщенную диэлектрическую проницаемость и проводимость

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

биологических тканей и жидкостей.

Собственное ЭМП человека влияет на окружающую среду и может изменить энергию и направление движения свободных электронов, находящихся в области действия этого поля. На рис. 15.2 показано распределение электрического поля в окрестности тела человека, которое возникает за счет биоэлектри-

Рис. 15.2. Распределение вокруг человека электрического поля, образующегося в результате биоэлектрической активности его сердца.

422

ческой активности сердца. Электрические явления характеризуются определенными последовательностями электрических импульсов и характерными ритмами. В каждом органе возникают свои специфические электрические колебательные процессы. В мозгу, находящемся в состоянии активности, регулярно проявляются α-волны, носящие ритмический характер, с частотой колебаний 9 — 10 Гц и потенциалом импульса около 45 мкВ. Характер этих волн меняется в зависимости от бодрствования или сна.

Детальные исследования закономерности сердечного ритма показали, что временные промежутки между ударами сердца редко бывают одинаковыми. Сердцебиение больше походит на виртуозную партию ударных инструментов, чем на равномерное тиканье часов. Здоровое сердце, по мнению И. Ашкенази и его коллег, работает подобно хорошему барабанщику, который в целом держит ритм, но время от времени намеренно допускает сбои. Поскольку он ударяет обычно по барабану довольно быстро, ускорения или запаздывания почти неразличимы на слух, но придают музыкальному исполнению особую прелесть. Так обстоит дело и с сердцем — оно постоянно «импровизирует».

Любопытно, что некоторая хаотичность ритмов сердца характерна именно для здорового сердца. У людей, находящихся в предынфарктном состоянии, ритм сердцебиения становится механически точным.

Как известно, аритмия сердца опасна, но не менее опасны четко упорядоченные ритмы биения, которые могут свидетельствовать о его болезни. Слишком регулярно бьющееся сердце не способно гибко реагировать на изменяющиеся внешние условия, его адаптационные возможности снижаются. Ученые сегодня приходят к заключению, что здоровье — это тонкий баланс между хаосом и порядком. Для нормального функционирования практически всех систем жизнедеятельности человека характерен некоторый промежуточный режим между хаосом и порядком, режим детерминированного хаоса.

Дыхание, биение сердца, кроветворение, ритмы сна и бодрствования, гормональные ритмы, психическое равновесие — всем этим процессам присуща определенная мера хаоса, необходимая для поддержания здоровья. Оказывается, что модели хаоса и нелинейной динамики играют практическую роль в распознавании и лечении болезней. Остается вопрос: сколько же «нужно» хаоса человеку для нормальной жизнедеятельности? Даже прием од-

423

них и тех же лекарств может оказывать совершенно различный эффект в разное время суток при разных фазах биологических ритмов. Активность физиологического состояния и работоспособность человека также зависят от этих ритмов и периодически меняются в

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

течение суток.

Биоритмы проявляются на всех уровнях организации живой материи — от внутриклеточного до биосферы в целом [147, 148]. Так, у растений наблюдается суточное движение листьев, годовые изменения растительности, у животных — периодичность двигательной активности, колебания температуры, секреции гормонов, синтеза РНК и т.д. Практически все виды деятельности организма — прием пищи и питья, дыхание и другие физиологические процессы — носят циклический автоколебательный характер.

Биологическое время клеток живого организма определяется биохимическими колебательными процессами движения ионов кальция, калия и других необходимых для жизнедеятельности клетки элементов внутрь или из нее, причем универсальным регулятором внутриклеточных процессов являются ионы кальция и их концентрация тем самым обеспечивает биологические ритмы клеток.

Биологические ритмы физиологических функций настолько точны, что их часто называют «биологическими часами» (см. п. 11.5.2). Основной механизм этих часов в клетке — биохимические колебательные процессы.

Синергетика подтверждает в целом универсальность вывода о циклической смене состояний, законах ритма. Для человека это — день и ночь, смена бодрствования и сна. Для живой природы это — лето и зима. Летом биологические процессы ускоряются, зимой — замедляются. Мы знаем, что такие пульсации характерны и для неживой природы (например, колебательные режимы в химических реакциях Белоусова — Жаботинского (см. § 7.6)). Имеются представления о пульсационном развитии Земли и синхронной с ним эволюции жизни на нашей планете. Земля то расширяется, то сжимается, как будто она «дышит».

В работах [68, 69, 127] показано, что режимы с обострением могут быть режимами зарождения порядка (LS-режим) и сохранения порядка (HS-режим), которые также реализуются ритмическим порядком в едином цикле самоорганизации. Предполагается, что возможен переход от одного режима к другому (пока установлено только переключение от HS- к LS-режиму). Такое

424

переключение является математическим эквивалентом процессов типа «ян»—«инь». LS-режим с обострением — это ускорение процесса, стягивание к определяющему аттрактору и проявление потенциального; HS-режим — это замедление процессов, разлет траектории развития, погружение в прошлое, обращение к непроявленному.

Процессы в живом организме имеют высокую степень временной упорядоченности и могут синхронизировать их под действием слабых внешних сигналов. В последнее время выяснилось, что существенное влияние на человеческий организм оказывают слабые поля, резонансные к ряду ритмов организмов, в частности на частотах 7 и 12 Гц. В целом гомеостаз живого организма обеспечивается когерентным взаимодействием всех колебательных процессов в нем и возможностью резонанса биоритмов.

На мембранах клеток возникает разность потенциалов, равная 50—90 мВ для нервных

имышечных клеток, за счет разности концентраций ионов во внутриклеточной и

тканевой жидкостях. Толщина клеточной мембраны ~ 10 нм, а напряженность возникающего на ней поля составляет ~ 105 В/см, что всего лишь в 100 раз меньше

напряженности полей, например, в атоме водорода, и межатомных полей в полупроводниковом кристалле (~ 107 В/см). Такие поля в последнем случае приводят к

изгибу энергетических зон полупроводника и существенно влияют на энергетику кристалла1. Плотность электрической энергии в живой клетке ~ 100 Дж/см3.

Поэтому величина мембранного потенциала сильно влияет на весь ход физикохимических процессов в мембране, а значит и в клетке. Можно также сказать, что энергия электрического поля в мембранах, подобно конденсаторам, играет большую роль в поддержании устойчивого неустойчивого равновесия. Ее можно рассматривать как резерв свободной энергии, необходимой живому организму для функционирования и развития, наряду с энергией АТФ и перекисного окисления липидов. Процессы нервного

имышечного возбуждения связаны с изменениями потенциала и протеканием биотоков.

Биоток обусловлен движением не только электронов, но и главным образом ионов, участвующих в биохимических реакци-

1 Горбачев В.В., Спицына Л.Г. Физика полупроводников и металлов. — М.: Металлургия, 1982.

425

ях живого организма. В связи с этим возрастает роль поляризации клеток и биополимерных молекул, а также структуры воды в метаболических процессах, причем

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

избирательная проницаемость воды будет зависеть от состояния жидкости в различных системах биологического объекта.

Кроме того, для живого организма важны реологические свойства крови. Изменение электрических свойств живых организмов связано с перераспределением зарядов в организме при их движении, в том числе в потоке крови. Кровь представляет собой жидкость, состоящую из плазмы и форменных (клеточных) элементов и движущуюся по кровеносным сосудам. Форменные элементы (эритроциты, лейкоциты и тромбоциты) взвешены в плазме. Эритроциты содержат гемоглобин и углекислоту. Лейкоциты ответственны за иммунно-защитную функцию и уничтожение элементов, чужеродных для данного живого организма. Тромбоциты играют основную роль в процессе свертывания крови.

Кфизическим свойствам крови относятся электропроводность и магнитные моменты

ееэлементов. А. Л. Чижевский (1897— 1964) установил системную организацию движущейся крови и наличие в ней радиально-кольцевых структур, обусловленных электрическим взаимодействием ее элементов. Форменные элементы крови заряжены отрицательно, так же заряжены и стенки кровеносных сосудов. Происходит электростатическое отталкивание; величина зарядов сильно влияет на процессы свертывания и скорость оседания эритроцитов. Свертывание крови — это электростатическое притяжение клеток крови к поврежденному участку, потерявшему естественный отрицательный заряд. При движении крови по сосудам возникают также электродинамическое, электромагнитное и гидродинамическое взаимодействия потока заряженной жидкости со стенками сосуда.

Так же, как и в общем спектре электромагнитных волн, в организме можно выделить излучения разной частоты. В спектре неравновесных излучений любого биологического объекта имеются электромагнитные излучения всех частот, в том числе и радиодиапазона (ВЧ, СВЧ, КВЧ). Так, сердце можно рассматривать как поляризационный генератор СВЧволн. В процессе сокращения в нем, как в пьезоэлектрике, возникают высокочастотные колебания. СВЧ-поля распространяются по кровеносным сосудам, как по диэлектрическим волноводам. Так как проводимость стенок невелика, поля могут выходить за стенки такого кровеносного волновода при сгибах сосудов или изменении их диаметра, например, при образовании холестериновых отложений.

426

Это «просачивание» поля наружу сосудов может приводить к возникновению электромагнитных волн во всем организме и в том числе стоячих волн. Есть предположение, что в рост человека укладывается одна длина такой волны, от сердца до пальцев — 1/2 волны, до головы — 1/4 волны. Имеются также сведения, что экстремумы

враспределении электрических и магнитных полей соответствуют так называемым чакрам — согласно терминологии восточной медицины и представлениям йоги. Если учитывать, что размеры человеческого тела разные, то, как утверждают экстрасенсы, у каждого человека свои чакры. В связи с этим можно предположить, что йогами, не известно как, но была изучена структура электромагнитных полей человека.

На поверхности кожи тоже может возникать биопотенциал, который связан как с внутренними электрическим полями, так и с трибоэлектрическим зарядом, возникающим из-за трения эпидермиса кожи. Эти потенциалы также отражают физиологические процессы в организме и могут быть зафиксированы соответствующей аппаратурой. Например, в так называемых биологически активных точках (БАТ) наблюдается значительное усиление электрического поля. Это широко используется в методах акупунктуры и электроакупунктуры для воздействия на определенный орган или процесс

вживом организме.

Согласно китайской медицине и философии иглоукалывание приводит к восстановлению циркуляции энергии в организме.

В точках, имеющих пониженное электрическое сопротивление и повышенную концентрацию нервных волокон и микроциркуляторных сосудов, усиливается поглощение энергии из внешней по отношению к организму среды, в частности усиливается поглощение кислорода. Образуется как бы энергетический канал от активных биологических точек до соответствующего внутреннего органа. Согласно [178], энергетический канал можно представить как некую ускорительную систему из упорядоченных ионов мембран, перемещающих электроны вдоль канала с ускорением. Таким образом, инжекция электронов с острия хорошо проводящей иглы в начале канала при электроакупунктуре в найденной для каждого индивидуума своей биологической

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.