БИОФИЗИКА, 2013, том 58, вып. 2, с. 357-376
ДИСКУССИИ :
УДК 577.3
ФРАКТАЛЬНО СТЬ, «БЕРЕГОВАЯ ЛИНИЯ ВСЕЛЕННОЙ», ДВИЖЕНИЕ ЗЕМЛИ И «МАКР О СКОПИЧЕСКИЕ ФЛУКТУАЦИИ»
© 2013 г. С.Э. Шноль
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290, Пущино Московской области, ул. Институтская, 3; Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,
119991, Москва, Ленинские горы, 1
E-mail: shnoll@mail.ru Поступила в p едакцию 24.12.12 г.
Памяти Льва Александровича Блюменфельда
Прослежено изменение представлений о природе феномена «макроскопических флуктуаций», обнаруженного около 60-ти лет назад в виде «аномального разброса результатов» измерений ферментативной активности препаратов белков актомиозинового комплекса. C тех пор показан универсальный характер этого явления, обнаруженного за прошедшие годы при измерениях процессов разной (любой) природы и обусловленного движением Земли в неоднородном и неизотропном пространстве-времени. Статья посвящена памяти Л .А. Блюменфельда, обсуждение с которым на протяжении многих десятилетий способствовало проведению этих исследований.
Ключевые слова: макроскопические флуктуации, космофизические флуктуации, форма гистограмм, пространство-время, неизотропность пространства-времени.
П рошло 62 года с начала нашего знакомства с Л .А. Блюменфельдом [1,2]. И столько же лет продолжаются мои исследования феномена «макроскопических флуктуаций» - закономерных изменений тонкой структуры (формы) гистограмм -спектров амплитуд флуктуаций - «разброса результатов» измерений процессов разной природы [3]. Столь долгий срок этих исследований объясняется необычностью феномена и множеством сомнений не только у «научного сообщества», но и у самих исследователей. Все эти годы я имел счастье обсуждать с Л .А. ход исследований и получать бесценную интеллектуальную и психологическую поддержку.
Я продолжаю эти обсуждения, но теперь «заочно»...
Любимым словосочетанием Л.А. было «А на самом деле...». Под этим «лозунгом» изменялись объяснения наблюдаемых мною явлений.
Эти исследования были начаты в 1951 г. в попытке понять причины неожиданно большого р азброса р езультатов измерения АТФазной активности препаратов актомиозина и странных дискретных распределений этих результатов. После нескольких лет исследований был сделан вывод, в соответствии с которым эти явления обусловлены особыми свойствами этих
белков, их способностью совершать ... синхронные в макрообъемах переходы из одной конформации в другую - «конформационные колебания». Дискретные ра спр еделения трактовались как наличие нескольких дискретных кон-формаций, переход между которыми и воспринимался как эти колебания. Такое объяснение соответствовало представлению об особой роли этих белков в колебательных режимах работы сердца, летательных мышц насекомых, перистальтики кишечника. Это стало стимулом для развертывания работ по изучению колебательной, периодической кинетики химических и биологических процессов, нашедших известное развитие в исследованиях колебательной реакции, открытой Б.П. Белоусовым и изученной А.М. Жаботинским (см. [2-5]).
Однако представления об уникальности свойств белков актомиозинового комплекса оказались неверными. Точно такие же феномены были обнаружены Е.П. Четвер иковой при измерениях ферментативной активности креа-тинкиназы [3,6-12]. А затем мы обнаружили все те же явления в растворах всех исследованных нами фер ментов.
Было решено, что «на самом деле» это -свойство вообще любых белков.
Рис. 1. Зависимость вероятности повторного появления гистограмм, построенных по результатам измерений альфа-активности 239Ри, от величины разделяющего их интервала времени. (По материалам 1986-1992 гг.) По оси ординат - число сходных пар, соответствующее данной величине интервала. Виден эффект ближней зоны и околосуточный период [3,16].
В опытах с В.В. Рыбиной и Е.П. Четвериковой мы пришли к выводу, что р ечь идет о колебаниях, в которых молекулы белков изменяют свое состояние в результате окислительно-восстановительных изменений их тиоловых групп [13].
В качестве контроля была детально исследована кинетика восстановления синего красителя дихлор фенолиндофенола а скорбиновой кислотой. И... оказалось, что и в этой системе наблюдаются резкие флуктуации и дискр етные распределения - гистограммы, состоящие из нескольких дискретных фракций. Значит, дело не в белке. Единственным фактором, общим для исследованных объектов, было то, что это -водные растворы...
И было решено, что «на самом деле» мы видим проявления свойств воды. Этот вывод активно поддерживал Л .А. В те годы представления об особых свойствах воды были очень популярными (см., например, [14]).
Но в 1978 г. мы обнаружили дискр етные распределения пр и осуществлении реакции ди-хлорфенолиндофенола и аскорбиновой кислоты в спиртовых раствор ах, а в 1979-80 гг. при измерениях. радиоактивности.
Все предыдущие умозаключения оказались неверными. В ходе этих почти 30-летних исследований было получено много других ценных и достоверных фактов и закономерностей. Их бы надо было продолжить. Но сначала
нужно было понять природу «макроскопических флуктуаций»...
На пр отяжении ряда лет мы обнаружили и исследовали аналогичные явления в процессах совершенно разной пр ир оды - от биохимических и химических реакций, электрических и магнитных явлений, шумов в электронных схемах до всех видов радиоактивности. С необходимой подробностью история этих работ изложена в книге «Космофизические факторы в случайных процессах» [3].
Пришлось сделать труднейший вывод: «на самом деле» изучаемые явления не зависят от природы процессов (см. в [3,17]). Мне была чрезвычайно важна в этой ситуации поддержка Л.А. [15].
1. СУТОЧНЫЕ ПЕРИОДЫ И «ЭФФЕКТ БЛИЖНЕЙ ЗОНЫ». ФРАКТАЛЬНОСТЬ
Поворотным событием в наших с Л .А. дискуссиях было установление к 1995 г. факта существования суточных периодов и «эффекта ближней зоны» при сравнении формы гистограмм, построенных по результатам измер ений хода во вр емени процессов разной пр ир оды [3,16] (рис. 1.).
Эти «эффекты» означали, что наблюдаемые явления, форма гистограмм и ее изменения обусловлены универсальными внешними причина-
ми, не зависящими от пр ир оды изучаемого про -цесса.
24-часовой период означает, что изменения формы гистограмм связаны с вращением Земли вокруг своей оси. А то, что вероятность сходства формы гистограмм максимальна в ближайших (неперекрывающихся!) отрезках временного ряда, означает, что у «причины», определяющей форму гистограмм, есть «время жизни». Значит, это время можно определить, уменьшая продолжительность (величину) отрезков временного ряда. Значит, можно «остановить мгновение»! - пр и «достаточно» малых временных отрезках, т.е. при производстве все более быстрых измерений, последовательные гистограммы станут одной формы - они не будут «успевать изменяться»..
Ничего не вышло!
Мы строили гистограммы за времена порядка часов, минут, секунд, миллисекунд - эффект ближней зоны не только не исчезал, а почти не изменялся...(см. [3]).
П ришлось в пер вый раз произнести слово «фрактальность»! Изменения формы гистограмм не прекращаются, распределения не сглаживаются при более коротких временных отрезках, как не сглаживается береговая линия при все более детальном изучении. (Недавно из этой аналогии у нас возникло убеждение, что фор мы гистогр амм характеризуют «фрактальную береговую линию Вселенной».).
2. ОПЫТЫ С НАПРАВЛЕНИЕМ КОЛЛИМАТОРА НА ПОЛЯРНУЮ ЗВЕЗДУ
И все же, для твердой уверенности в существовании зависимости фор мы гистограмм от вращения Земли не хватало «окончательного, чистого опыта» - проведения измерений на Северном полюсе. В 2001 г. С.Н. Шаповалов взял наш счетчик для измерений альфа-активности (конструкции И .А. Рубинштейна) в экспедицию СПб ААНИИ на кор абле «Академик Федоров», направляющемся к С евер ному полюсу [18]. Но планы экспедиции изменились, и корабль не дошел до полюса на 8 градусов. П равда, пр и этом пр оявления суточны х пер ио-дов почти исчезли. Но опыт был недостаточно «чистым». Больше возможности измерений на полюсе у нас в то время не было.
Тогда я решил попр обовать провести измерения с коллиматором, вырезающим пучок альфа-частиц, вылетающих при радиоактивном распаде в направлении на Полярную звезду. Это решение вызвало у Л .А. резко отрицательную реакцию. В самом деле, измерения - в Пущино, на широте 54°, альфа-частицы проле-
тают в воздухе всего около 7 см - «какое им дело» до положения Полярной звезды! .
Л.А. в это время был в Кардиоцентре -боялись третьего инфаркта, обострились боли от ран, полученных на фронте.. Он реагировал эмоционально: «Опыт бессмысленный. Совсем с ума сходить не надо! ».
Нелепость этого опыта была очевидна. Ни о каком «влиянии» на альфа-распад речи быть не может. Да и направление на Полярную звезду было вполне условным - направление коллиматора на стену, за которой было еще несколько бетонных плит межэтажных перекрытий.
Но такие опыты были сделаны. На это ушло около полугода напряженной работы (весна и лето 2002 г.). Это были последние полгода жизни Л.А. Я успел рассказать ему, что в самом деле, при направлении коллиматора на Полярную звезду, суточные периоды и «эффект ближней зоны» появления сходных гистограмм исчезают. А в «контроле» — при одновременных измерениях с коллиматором, направленным на запад или на восток - наблюдаются четкие суточные периоды и эффект ближней зоны (рис. 2). Л .А. был взволнован. Он сказал: «Бросьте все остальные дела! Такие опыты бывают раз в 72 года!». Я так и не узнал, откуда Л .А. взял число 72.
Но этим опытом открывались новые аспекты изучаемых явлений.
В самом деле, ни о каких «влияниях» на радиоактивный распад в наших опытах р ечи и не было. Средние величины радиоактивности не зависели от направления коллиматоров. Зависели лишь закономерности изменения формы гистограмм.
Форма гистограммы - новая физическая характеристика. И эта характеристика зависела от направления в пр остранстве. Отсюда следовала необходимость детального исследования зависимости вероятности вылета альфа-частиц от направления
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.