Этому вопросу был посвящен отдельный доклад, опубликованный в журнале “Электроника и связь” №15 за 2002 г., целью которого явилось теоретическое и экспериментальное исследование собственных излучений кластерной системы воды.
Вода, которая является основой составляющих большинства живых биологических объектов и определяющая функциональные свойства белковых систем имеет целый ряд физико-химических свойств, которые не удается теоретически проанализировать до настоящего времени. Недостаточное теоретическое и экспериментальное изучение свойств воды приводит к тому, что многие биологические и биофизические эффекты не нашли своего объяснения и применения.
Молекулы воды обладают большим дипольным моментом, который приводит к тому, что они в жидком состоянии взаимодействуют друг с другом, образуя связанные структуры. Эти структуры могут обладать возможностью излучать электромагнитные волны при своем функционировании.
Некоторыми исследователями вода рассматривается как лазер на свободных электрических диполях, что приводит к появлению целого спектра излучений в инфракрасной области [1]. Учитывая, что молекулы воды образуют связанные структуры, следует ожидать, что основной вклад в возможные излучения должны давать не свободные электрические диполи, а связанные.
На рисунке (Г.Г. Маленков) показано пространственное расположение молекул, участвующих в бифуркатных связях жидкой воды.
Молекулы участвующие в бифукартных связях в жидкой воде.
Эти рисунки очень напоминают голографические структуры. А, если это так, то вот они – приемные антенны, преобразующие поступающую информацию в структуру жидких и твердых кристаллов воды. Конечно, это лишь одна из возможных гипотез.
Учитывая, что вода представляет собой кластерную систему, то есть, является глубоко ассоциированной жидкостью, то ее свойства аналогичны свойствам полимеров имеющих высокую текучесть.
Кластеры воды на границах раздела фаз (жидкость-воздух) выстраиваются в определенном порядке, при этом все кластеры колеблются с одинаковой частотой, приобретая одну общую частоту. При таком движении кластеров, учитывая, что входящие в кластер молекулы воды являются полярными, то есть, имеют большой дипольный момент, следует ожидать появления электромагнитного излучения. Это излучение отличается от излучения свободных диполей, так как диполи являются связанными и колеблются совместно в кластерной структуре [23]. Частота колебаний кластеров воды и соответственно, частота электромагнитных колебаний может быть определена по следующей формуле:
где a - поверхностное натяжение воды при заданной температуре;
М - масса кластера.
где V - объем кластера.
Объем кластера определяется с учетом размеров фрактальной замкнутой структуры кластера или по аналогии с размерами домена белка.
При комнатной температуре 18°С частота колебаний кластера f равна 6,79·109 Гц, то есть длина волны в свободном пространстве должно составлять λ = 14,18 мм.
Для экспериментальной проверки наличия подобных колебаний кластеров воды учёные детектировали излучения воды с помощью биологических объектов – семян пшеницы.
На рисунке представлена зависимость биологической активности детектора от высоты размещения препятствия. Данная структура представляет собой своеобразный интерферометр, с помощью которого определяется длина волны, излучаемой поверхностью. Под биологической активностью принята длина корешков и проростков прорастающих зерен.
Каждая точка приведенного графика представляет интервал времени, который длился 10 дней в одинаковых условиях.
Рис. Зависимость биологической активности детектора от высоты размещения препятствия.
Для проведения исследования над кюветой с водой помещались зерна растения, которые и являлись биологическими детекторами излучения, отраженного от малого препятствия, помещенного над поверхностью жидкости. В качестве препятствия использовалась узкая деревянная пластинка. Биологические детекторы испытывают воздействие стоячей волны, образующейся между поверхностью жидкости и препятствием. Изменяя расстояние препятствия над поверхностью жидкости, получаем различные эффекты воздействия на биодетекторы.
На рисунке ниже приведены частотная зависимость температуры излучения поверхности воды.
Рис. Кривая 1 - шумовая температура свободного пространства, а кривая 2 - шумовая температура излучения поверхности воды.
Исследователи пришли к выводу, что собственное излучение кластерной системы воды практически совпадает с приведенными теоретическими оценками. При этом данные колебания кластерной системы не являются обычными капиллярными волнами диапазон частот, которых лежит не выше 1 МГц [3].
Поскольку вода является самоорганизованной структурой и содержит как упорядоченные в кластеры элементы, так и свободные молекулы, то по мнению исследователей, при воздействии внешнего электромагнитного излучения будет происходить следующее. При сближении молекул воды (расстояние изменяется от R0 до R1) энергия взаимодействия изменяется на большую величину, чем при их взаимном удалении (расстояние изменяется от R0 до R2). Но, поскольку молекулы воды имеют большой дипольный момент, то в случае внешнего электромагнитного поля они будут совершать колебательные движения (например, от R1 до R2). При этом в силу приведенной зависимости приложенное электромагнитное поле будет больше способствовать притяжению молекул и тем самым организованности системы в целом, т.е. образованию гексагональной структуры.
При наличии же примесей в водной среде они покрываются гидратной оболочкой таким образом, что общая энергия системы стремится принять минимальное значение. И если общий дипольный момент гексагональной структуры равен нулю, то в присутствие примесей гексагональная структура вблизи них нарушается таким образом, чтобы система приняла минимальное значение, в ряде случаев шестиугольники преобразуются в пятиугольники, и гидратная оболочка имеет форму близкую к шару. Примеси (например, ионы Na+) могут стабилизировать структуру, делать ее более устойчивой к разрушению.
Самоорганизованная система воды при воздействии КВЧ-излучения не будет перемещаться как единое целое, но каждый элемент гексагональной, а в случае примесей локально и другого вида, структуры будет смещаться, т.е. будет происходить искажение геометрии структуры, т.е. возникать напряжения. Такое свойство воды очень напоминает полимеры. Но полимерные структуры обладают большими временами релаксации, которые составляют не 10-11–10-12 с, а минуты и больше. Поэтому энергия квантов электромагнитного излучения, переходя во внутреннюю энергию организованной водной структуры в результате её искажений, будет накапливаться ею, пока не достигнет энергии водородной связи, которая в 500–1000 раз больше энергии электромагнитного поля. При достижении этой величины происходит разрыв водородной связи и структура разрушается.
Это можно сравнить со снежной лавиной, когда происходит постепенное, медленное накапливание массы, а затем стремительный обвал. В случае с водой происходит разрыв не только слабой связи между кластерами, но и более сильных связей. В результате этого разрыва могут образовываться Н+, ОН–, и гидратированный электрон е–. Голубой цвет чистой воды обязан наличию именно этих электронов, а не только рассеянию естественного света. Исследователями впервые экспериментально было обнаружено излучение гидратированных электронов в дистиллированной воде. А вот в случае воды с примесями этого эффекта не наблюдается. Объясняется это тем, что в данном случае гидратированные электроны участвуют в химических реакциях.
Таким образом, при воздействии электромагнитного излучения с водой происходит накапливание энергии в кластерной структуре до некоторого критического значения, затем происходит разрыв связей как между кластерами, так и других, происходит лавинообразное освобождение энергии, которая может затем трансформироваться в другие типы. В случае биологических систем это может служить первичным механизмом в сложной цепи их взаимодействия с электромагнитным излучением.
Таким образом, биологический (биофизический) механизм воздействия низкоинтенсивного электромагнитного излучения в ММ -диапазоне длин волн на биологические объекты носит многофакторный (комплексный) характер.
В заключении следует заметить, что хотя данные исследования и начались с вопроса о взаимодействии биообъектов и ЭМИ КВЧ, внешним фактором может быть и другое излучение, и механическое воздействие (например, ультразвук), также приводящее к искажению геометрии гексагональной структуры воды и аккумулированию в ней энергии такого воздействия.
Литература:
1. Девятков Н.Д., Голант М.В., Бецкий О.В. Особенности медико-биологического применения миллиметровых волн. - М.: ИРЭ РАН, 1994.
2. Тамбиев А.Х., Кирикова Н.Н., Яковлева М.Н., Мантрова Г.М., Гусев М.В. Стимуляция роста сине-зеленых водорослей при действии
электромагнитного излучения ММ диапазона низкой интенсивности. - Применение ММ излучения низкой интенсивности в биологии и медици-не. - М.: ИРЭ АН СССР, 1986.
3. Рубин А.Б., Лукашев Е.П., Чаморовский С.К., Кононенко, А.А., Кузнецов А.Н., Яременко Ю.Г. Влияние ЭМИ КВЧ на перенос зарядов в
светочувствительных пигмент-белковых комплексах по данным импульсной абсорбционной спектроскопии милли - и микросекундного временного разрешения. - Миллиметровые волны в медицине. - М.: ИРЭ АН СССР, 1991, т. 2.
4. Тарусов Б.Н. Первичные процессы лучевого поражения. - М.: Госатомиздат, 1962.
5. Маринов Б.С., Чайлахян Л.М. Регуляция активности супероксиддисмутазы сверхвысокочастотным излучением. Механизм действия СВЧ. -
ДАН РФ, 1997, т. 356, № 6.
6. Хургин Ю.И., Бецкий О.В., Церевитинова Н.Г., Перепечкина Т.Л. О природе пер-вичной мишени при воздействии низкоинтенсивного
миллиметрового излучения на биологические объекты. - Медико-биологические аспекты милиметрового излучения. - М.: ИРЭ АН СССР, 1987.
7. Шаров В.С., Казаринов К.Д., Андреев В.Е., Путвинский А.В., Бецкий О.В. Ускоре-ние перекисного окисления липидов под действием
электромагнитного излучения миллиметрово-го диапазона. - Биофизика, 1983, т. 28.
8. Бецкий О.В., Путвинский А.В. Биологические эффекты миллиметрового излучения низкой интенсивности. - Изв. вузов МВ и ССО СССР.
Радиоэлектроника, 1986, т. 29, № 4.
9. Полников И.Г., Казаринов К.Д., Шаров В.С., Путвинский А.В., Бецкий О.В. Гидро-динамическая неустойчивость на межфазной границе
при поглощении ММ излучения низкой ин-тенсивности. - Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и ме-дицине. - М.: ИРЭ АН СССР, 1985.
10. Казаринов К.Д. Биологические эффекты КВЧ-излучения низкой интенсивности. - Итоги науки и техники. Биофизика, 1990, т.27, № 3.
Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. - М.: Наука, 1972.
Андреев В.Е., Бецкий О.В., Ильина С.А., Казаринов К.Д., Путвинский А.В., Шаров В.С. Ускорение перекисного окисления липидов в
липосомах под действием миллиметрового излучения. - Нетепловые эффекты миллиметрового излучения. - М.: ИРЭ АН СССР, 1981.
11. Полников И.Г., Твердохлеб П.Е., Путвинский А.В., Майрановский С.Г. Ускорение диффузионных процессов и химических реакций
протонизации в водных средах при миллиметро-вом облучении. - Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине. - М.: ИРЭ АН СССР, 1985.
12. Лебедева А.Ю. Применение электромагнитного излучения миллиметрового диапазона в комплексном лечении заболеваний сердечно-сосудистой
системы. - 11 Межд. симп. "Милли-метровые волны в медицине и биологии". Сб. докл. - М.: ИРЭ РАН, 1997.
13. Родштат И.В. Физиологические аспекты рецепции миллиметровых радиоволн биологическими объектами. - Применение миллиметрового
излучения низкой интенсивности в биологии и медицине", М.: ИРЭ АН СССР, 1985.
14. Мартынюк В.С., Темурьянц Н.А. Роль перекисного окисления липидов и тиол-дисульфидного обмена в механизмах антистрессорного
действия электромагнитного излучения крайне высокой частоты. - Миллиметровые волны в биологии и медицине, 1995, № 5.
15. Поцелуева М.М., Пустовидко А.В., Евтодиенко Ю.В., Храмов Р.Н., Чайлахян Л.М. Образование реактивных форм кислорода в водных
растворах под действием электромагнитного излучения КВЧ-диапазона. - ДАН СССР, 1998, т.359, в. 3.
16. Диденко Н.П., Зеленцов В.Т., Ча В.А. О конформационных изменениях биомолекул при взаимодействии с электромагнитным излучением. - Эффекты нетеплового воздействия миллиметрового излучения на биологические объекты. - М.: ИРЭ АН СССР, 1983.
17. Искин В.Д., Завгородний Ю.В., Яценко Н.М., Силина Л.К., Степула Е.В., Медведовский А.В., Райс Б.Г., Руденко С.В. Биологические эффекты
миллиметровых волн. - Биофизика, 1987. Препринт № 7591-В87.
18. Гапочка Л.Д., Гапочка М.Г., Королев А.Ф., Костиенко, А.И., Сухоруков А.П., Тимошкин И.В. Воздействие электромагнитного излучения
КВЧ и СВЧ диапазонов на жидкую воду. - Вестн. Моск. ун-та. Сер.3. Физика. Астрономия, 1994, т. 35, № 4.
19. Реброва Т.Б. Влияние электромагнитного диапазона на жизнедеятельность микроорганизмов. - Миллиметровые волны в биологии и медицине,
1992, № 1.
20. Уоттерсон Д.Г. Роль воды в функционировании клетки. // Биофизика.: – 1991, вып.1. том 36 - c.5 - 30.
21. Курик М.В. О фрактальности питьевой воды ("живая вода") // Физика сознания и жизнь, космология и астрофизика. 2001, №3, 45-48.
22. https://www.helpmed.ru/upmenu_story_doc/1164
23. Барабаш Ю.М. Динамика параметров водных систем под действием слабого электромагнитного излучения. -М.: Наука, 285с.