Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Журнал "Медицина невідкладних станів" Том 16, №1, 2020

Повернутися до номеру

Реникса в медицине, или Критика механического внедрения физических принципов в биологию и медицину

Автори: Михневич К.Г., Волкова Ю.В., Баранова Н.В., Науменко В.А., Долженко М.А.
Харьковский национальный медицинский университет, г. Харьков, Украина

Рубрики: Медицина невідкладних станів

Розділи: Клінічні дослідження

Версія для друку


Резюме

У статті піддається критиці необґрунтоване впровадження принципів квантової механіки в біологію та медицину, а саме принципу квантування, принципу невизначеності Гейзенберга і принципу корпускулярно-хвильового дуалізму. Розглянуто значення цих принципів у сучасній фізиці, потім описані уявлення деяких дослідників про те, як ці принципи можуть бути використані в біології та медицині. Показано, що квантово-механічні уявлення не можуть відігравати істотної ролі в біологічній науці, за винятком випадків розгляду будови живих систем на субмолекулярному рівні. У кінці статті даються власні уявлення авторів про відповідність біологічних явищ деяким квантово-механічним принципам. Принципу квантування відповідає дискретність живих систем, однак на цьому відповідність закінчується, оскільки жива система не є на відміну від квантів неподільною, її структура відома, тому жива система не може бути названа елементарною на відміну від елементарних частинок, структура яких сьогодні ще невідома. Принцип невизначеності коректно трансформовано Рашмером у принцип біологічної невизначеності, що полягає в неможливості точно передбачити поведінку конкретної живої системи при зовнішніх впливах (наприклад, при введенні медикаментів), а також у тому, що невизначеністю стану володіє не одна жива система, а їх велика сукупність, що робить медицину як науку статистичною, а як професію — мистецтвом. Корпускулярно-хвильовому дуалізму можна привести у відповідність неможливість вимірювання параметрів живої системи без впливу на них, а також біологічне явище, відоме як «хвилі життя».

В статье подвергается критике необоснованное внедрение принципов квантовой механики в биологию и медицину, а именно принципа квантования, принципа неопределенности Гейзенберга и принципа корпускулярно-волнового дуализма. Рассмотрено значение этих принципов в современной физике, затем описаны представления некоторых исследователей о том, как эти принципы могут быть использованы в биологии и медицине. Показано, что квантово-механические представления не могут играть существенной роли в биологической науке, за исключением случаев рассмотрения строения живых систем на субмолекулярном уровне. В конце статьи даются собственные представления авторов о соответствии биологических явлений некоторым квантово-механическим принципам. Принципу квантования соответствует дискретность живых систем, однако на этом соответствие заканчивается, поскольку живая система не является в отличие от квантов неделимой, ее структура известна, поэтому живая система не может быть названа элементарной в отличие от элементарных частиц, структура которых в настоящее время еще неизвестна. Принцип неопределенности корректно трансформирован Рашмером в принцип биологической неопределенности, заключающийся в невозможности точно предсказать поведение конкретной живой системы при внешних воздействиях (например, при введении медикаментов), а также в том, что неопределенностью состояния обладает не одна живая система, а их большая совокупность, что делает медицину как науку статистической, а как профессию — искусством. Корпускулярно-волновому дуализму можно привести в соответствие невозможность измерения параметров живой системы без влияния на них, а также биологическое явление, известное как «волны жизни».

The article criticizes the unreasonable implementation of the principles of quantum mechanics in biology and medicine, namely, the principle of quantization, Heisenberg uncertainty principle, and the principle of wave-particle duality. The importance of these principles in modern physics is considered, then the ideas of some researchers on how these principles can be used in biology and medicine are described. It is shown that quantum-mechanical concepts cannot play a significant role in biological science, with the exception of cases of considering the structure of living systems at a submolecular level. At the end of the article, the authors present their own ideas about the correspondence of biological phenomena to some quantum-mechani­cal principles. The discreteness of living systems corresponds to the principle of quantization, but the correspondence ends there, since a living system is not indivisible, unlike quanta, its structure is known, therefore, a living system cannot be called elementary, in contrast to elementary particles, the structure of which is still unknown. The uncertainty principle is correctly transformed by Rushmer into the principle of biological uncertainty, which consists in the impossibility of accurate predicting the behavior of a particular living system under external influences (for example, with the introduction of medicines), and also in the fact that not one living system, but their large totality, has the uncertainty of state makes medicine statistical as a science, and as a profession it becomes an art. Wave-particle duality can be associated with the impossibility of measuring the parameters of a living system wi­thout affecting them, as well as the biological phenomenon known as the “waves of life”.


Ключові слова

квантово-біологічна теорія; квантова механіка; принцип невизначеності; корпускулярно-хвильовий дуалізм

квантово-биологическая теория; квантовая механика; принцип неопределенности; корпускулярно-волновой дуализм

quantum-biological theory; quantum mechanics; uncertainty principle; wave-particle duality

Кулыгинъ. Въ какой-то семинарiи учитель
написалъ на сочиненiи «чепуха»,
а ученикъ прочелъ «реникса»…
А.П. Чеховъ. «Три сестры»
Приведенная в эпиграфе цитата побудила физика А.И. Китайгородского написать целую книгу, которая так и называется: «Реникса» [1]. С того времени количество рениксы возрастает по закону, который предстоит еще открыть. Вероятно, эта проблема тревожит прогрессивных мыслителей давно, подтверждения чему находим в художественных произведениях. В известном фильме Макс Отто фон Штирлиц говорит Вальтеру Фридриху Шелленбергу: «Сейчас меня занимает проблема, как можно при помощи физической химии приостановить процесс оглупления масс». Вряд ли Ю. Семенов предполагал, насколько тонким и глубоким окажется юмор этой фразы к сегодняшнему дню.
«Человеку хочется верить в возможность чудесного, необычного… Его ни в малейшей степени не волнует, что возможность невероятного подкосила бы все естествознание, а значит — и весь фундамент, на котором строится жизнь… Беспредельность науки состоит не в том, что она способна переварить любую комбинацию событий… Не знаю, удастся ли переубедить верующих. Но и для неверующих, и колеблющихся, и ищущих нужна духовная профилактика. Значит, надо писать книгу! (курсив наш)», — это цитата из предисловия к вышеупомянутой книге Китайгородского. Книгу мы писать не решились, а ограничились лишь статьей. Как сказал все тот же Китайгородский, «чтобы насмешить, объединять следует то, что обычно живет раздельно» (курсив наш). То, что сегодня встречается иногда в современной медицинской литературе, по Китайгородскому можно назвать «юмористической фантастикой».
Не все на свете, к сожалению (или к счастью?), возможно. Если думать наоборот (на свете возможно все), то открывается прямой путь к легковерию [1]. Такой путь (это уже наш взгляд) особенно опасен в двух областях человеческой деятельности: в науке и политике. Еще неизвестно, что на повседневную жизнь влияет больше. Мы присоединимся к Китайгородскому и не возьмем на себя смелость предсказывать открытия будущего. И мы вслед за ним все же рискнем утверждать, что существуют вещи, которые наука не откроет никогда. Все, что противоречит науке, несбыточно.
Когда-то правилом хорошего тона было высказывать следующую мысль: «Главные открытия совершаются на стыке наук». Несомненно, это всегда будет так. Однако современные способы реализации этой идеи иногда вызывают, мягко говоря, оторопь.
В процессе работы над проблемами, связанными с энергообменом в живых организмах, нам пришлось изучать литературу, посвященную, в частности, физическому описанию биологических процессов и явлений. Некоторые литературные источники повергли нас в изумление такой степени, что не обсудить их мы просто не смогли. Для критического анализа в данном сообщении мы выбрали три публикации весьма уважаемых и заслуженных авторов, поэтому (и не только поэтому) заранее просим рассматривать наш анализ не как злопыхательскую критику, а как попытку отделить зерна от плевел (Евангелие от Матфея, гл. 13, с. 24-30).
Если объединить то, что обычно живет раздельно, то будет смешно — повторим мысль Китайгородского. Именно этим и занимаются некоторые медики и биологи. Когда на страницах медицинской печати мы впервые встретили термин «квантовая биология», мы испытали, честно говоря, смесь недоумения, удивления и ощущения собственной по крайней мере необразованности. Оказывается, еще А.Л. Чижевский (1897–1964) предрекал появление такой науки: «…из квантовой физики и квантовой химии1 должна будет родиться квантовая биофизика и квантовая биохимия, а из них — квантовая физиология, квантовая биология и, наконец, квантовая медицина…» [2]. Видимо, это предсказание является одной из причин, по которой некоторые исследователи любой ценой хотят механически вставить (именно вставить, а не ввести) физические принципы квантовой механики в биологию и медицину. Не в обиду этим исследователям будет сказано, но это напоминает известную фразу из «Свадьбы» А.П. Чехова: «Они хочут свою образованность показать и всегда говорят о непонятном». Впрочем, это наше собственное мнение, которое мы не навязываем, а лишь выносим на обсуждение, тем более что мир и его принципы устройства, несомненно, едины.
Какие же принципы квантовой механики не дают покоя некоторым медикам и биологам? На основании изучения только трех публикаций мы выделили три таких принципа: принцип квантования, принцип неопределенности Гейзенберга2, трансформировавшийся в биологии в принцип неопределенности Рашмера (которого, кстати, трудно упрекнуть в стремлении копировать принципы физики в принципы биологии) [3], и принцип корпускулярно-волнового дуализма.
Сначала рассмотрим, что эти принципы, уже изучаемые в обычной современной средней школе, означают в современной физике.
Принцип квантования: материя в виде вещества (состоит из фермионов3) или поля (состоит из бозонов4) и энергия дискретны, то есть могут рождаться, перемещаться и передаваться строго определенными порциями — квантами. Кванты обладают в одних случаях (или при определенных условиях) свойствами частиц, в других — волн и в то же время не являются ни тем, ни другим. Это выражается в принципе корпускулярно-волнового дуализма. Абсолютно все тела обладают свойствами и частиц, и волн, но чем крупнее тело, тем менее значимы его волновые свойства и более значимы корпускулярные. Если физическое тело состоит из сотни молекул, то волновые свойства этого тела уже малы по сравнению со свойствами частицы. Если же взять тело человека, то неопределенность его координат в пространстве будет составлять порядка 10–70 его размеров [4]. Принцип корпускулярно-волнового дуализма неразрывно связан с принципом неопределенности Гейзенберга: нельзя одновременно одинаково точно измерить координаты частицы, ее импульс, энергию и время ее жизни, поскольку любой метод измерения изменяет измеряемый показатель.
Теперь попытаемся проследить, каким образом эти принципы квантовой механики пытаются «вставить» в биологические науки.
В монографии Л.В. Усенко и Г.А. Шифрина [5] мы встречаем понятие биологического кванта. Как известно, квант (от лат. quantum — «сколько») — неделимая часть какой-либо величины. Авторы определяют биологический квант как отношение количества кислорода, перемещаемого по сосудам за одно сокращение миокарда, к массе тела. Мы нигде не встречали доказательства того, что количество кислорода, отправляемого миокардом в сосудистую систему за одно его сокращение, квантуется, то есть что нет некоего минимального количества кислорода, меньше которого миокард мог бы переместить по сосудам (теоретически это одна молекула, растворенная в плазме, но необходимо ли введение такого понятия именно в этом смысле?). Квант же массы настолько меньше массы человека, что в биологии об этом и говорить не приходится. Важность самого по себе понятия, обозначенного как биологический квант, сомнений не вызывает, но стоит ли присваивать этому понятию такой модный термин, ведь это может сбить с толку… Уж если и может что-то претендовать на роль кванта (энергетического) в живых системах (своеобразный аналог фотона), то это энергия, затрачиваемая на создание химической (точнее — электромагнитной) связи АДФ ~ Ф.
В этой же монографии вводится понятие энергодинамического кванта. Четкого определения этому понятию не дано, лишь указано, что, согласно Рубнеру (без ссылки), величина энергетического фонда человека (понятие также не определено) составляет 725 800 ккал/кг, что в 4 раза больше, чем у млекопитающих всех видов, имеющих одинаковый энергетический фонд (непонятно, почему у всех млекопитающих этот показатель одинаков и в 4 раза меньше, чем у человека, но если это так, то почему продолжительность жизни слона и человека примерно одинакова при столь различной массе; неужели основной обмен слона меньше, чем у человека? Если заняться арифметикой, то получится, что на всю жизнь среднего человека массой 70 кг отпущено 21,3 × 104 МДж энергии, что обеспечивает около 77 лет; цифра разумная, но странно обоснованная)1.
Авторы дают объяснение того, почему у человека выше энергетический фонд: поддержание удельного биологического кванта у человека гарантируется более адекватными механизмами доставки кислорода и энергосубстратов. Это вызывает сомнения, хотя и не подкрепленные. Известно, однако, что многие млекопитающие в некоторых отношениях совершеннее человека и отстают от него только в отношении высшей нервной деятельности. Из школьного курса зоологии известно, что самым быстрым животным является гепард, который может развить скорость в 100 км/час за 2 с, то есть его ускорение достигает почти 14 м/с2 ≈ 1,5 g! Если принять массу гепарда равной 55 кг (средняя масса гепардов), то за 2 с он достигает кинетической энергии в ≈ 21,2 кДж, что соответствует мощности в 10,6 кВт! Выдающиеся спортсмены развивают относительно долговременную мощность всего лишь до 400 Вт [6]. Максимальная скорость человека при беге, зафиксированная в Книге рекордов Гиннесса, составляет 44 км/час, и даже если она достигнута тоже за 2 с, то мощность такого разбега при массе 70 кг (вряд ли спринтер намного тяжелее) составит только 2,6 кВт. У кого же механизмы доставки энергосубстратов более совершенны? При введении данного понятия авторы ссылаются на Рубнера, немецкого физиолога и гигиениста (1854–1932), разработавшего теорию старения, основываясь на представлении о том, что количество потребленной организмом в течение жизни энергии предопределено генетически, причем весь энергетический фонд заложен уже в зиготе (?). Человеку Рубнер отпустил почему-то больше энергии, хотя способ определения заложенной в зиготе энергии не описан и остается неясным. На наш взгляд, не требуется специальных доказательств несостоятельности этой теории, хотя бы потому, что уровень развития генетики во время жизни Рубнера a priori не позволял обосновать данную теорию, да и теории предопределенности продолжительности жизни и старения сейчас основываются совсем на других фактах, хотя тоже генетически обусловленных.
В 2003 году вышла в свет монография коллектива авторов под тенденциозным названием «Квантово-биологическая теория» [7]. Из представленных данных об авторах монографии следует, что подавляющее большинство из них — уважаемые специалисты в разных областях биологии и медицины, и лишь несколько (до 5) — ученые, работающие в области физико-математических наук и информатики. Из трех рецензентов двое — медики и один — физик. Монография очень объемная (без малого 1000 страниц), поэтому ее анализ потребовал бы по меньшей мере такого же листажа. В связи с этим ограничимся лишь некоторыми замечаниями. В предисловии совершенно справедливо указано на то, что, «к сожалению, до настоящего времени нет единой теории» взаимодействия «биологических объектов с физическими факторами окружающей среды». От себя добавим, что нет также единой теории взаимодействия с физическими факторами окружающей среды литературных и музыкальных произведений (с произведениями изобразительного искусства дело обстоит проще — под влиянием физических факторов окружающей среды они портятся). В конечном итоге литературные и музыкальные произведения — без труда копируемая запись в виде символов соответствующих звуков (речи или музыкальных тонов), по которым эти звуки можно воспроизвести (или в голове читателя, или с помощью исполнителей, причем результат будет зависеть от конкретного читателя и конкретных исполнителей). Нужно ли искать связь между качествами 32 букв или 12 (с учетом полутонов) нот одной октавы и качеством произведения? А поиски именно такого рода связей и ведут авторы данной монографии.
Например, во взятой наугад (сейчас принято говорить «рандомно» или «рандомизированно») главе 21 описываются эксперименты по подтверждению «возможности подмены изначально заданного фактора целенаправленным воздействием на развивающиеся биообъекты ЭМИ КВЧ1, пропущенного через биологические матрицы». Под изначально заданным фактором, как можно понять из этой главы, имеется в виду генетическая информация, но что такое «биологическая матрица», из текста главы нам понять не удалось. Авторы статьи, с их слов, работают с низкоинтенсивным электромагнитным излучением мощностью не более 10 мВт/см2, которое они называют нетепловым. Что такое нетепловое излучение, по мнению авторов, неясно. Электромагнитное излучение (и это известно любому прилежному школьнику) по длинам волн (от максимальной до минимальной) делится на радиоволны, инфракрасное (тепловое) излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и жесткое γ-излучение. Мощность в 10 мВт/см2 можно обеспечить электромагнитным излучением любой длины волны. Другое дело, что энергия одного фотона (и что он может сделать, обладая этой энергией) определяется его частотой (корпускулярно-волновой дуализм и принцип неопределенности Гейзенберга в действии — E = hν!), что в начале XX века было доказано Эйнштейном при изучении фотоэффекта. Так что непонятно, фотонами какой энергии (частоты) пользовались авторы главы.
В библиографии к данной главе находим работу А.А. Гурвич (дочери А.Г. Гурвича) «Проблема митогенетического излучения как аспект молекулярной биологии», вышедшую в 1968 году. С тех пор данная теория неоднократно подвергалась критике, в частности из-за нестрогости экспериментов, при проведении которых не исключалось воздействие солнечного (эксперименты проводились при дневном свете) и космического излучения [8]. Физики, например, при изучении нейтринного излучения забирались глубоко под землю, чтобы исключить внешние влияния. Таким образом, не понятно, влияние чего на биологический объект изучено Гурвичем. Все, что относится к предмету изучения генетики, связано с информацией, и если уж электромагнитное излучение каким-то целенаправленным (!) образом воздействует на процессы копирования генетического материала, то оно тоже должно нести какую-то информацию, определенным образом модулирующую электромагнитное излучение (как, например, при радиопередаче). Подтверждения этому нам найти не удалось.
Квантование биологической энергии тоже вошло в сферу интересов авторов [7]. Вот как это понятие вводится в главе 1 монографии: «Взаимодействие ЭМИ и объектов биологической природы… требует введения новых понятий… С этой точки зрения возможно описание фотобиологических эффектов с позиции квантовой биологии — науки о взаимодействии электромагнитного поля и биологических объектов, позволяющей с помощью математической схемы (курсив наш) вычислять физически измеримые характеристики биологических явлений…». Этими характеристиками являются «масса, механическая объемная деформация и время воспроизведения деформации конкретного биологического объекта… В процессе теоретического изучения вопросов, а также аналитического рассмотрения происходящих в «живых» (прим.: кавычки авторские) объектах явлений установлено следующее соотношение указанных характеристик: E = ΔmΔx2/Δt2, где Δm — масса объекта, Δx — остаточная объемная деформация объекта, Δt — время деформации». Непонятен член Δm. Обычно знак Δ обозначает приращение (координаты x, времени t и т.д.), значит, масса при деформации изменяется? Но это уже релятивистские эффекты, вряд ли обнаруживаемые в биологии. С точки зрения единиц измерения, кстати, формула корректна, но возникает смутное подозрение (ничем, правда, не обоснованное с нашей стороны), что эта формула взята откуда-то из «сопромата».
Величина E называется авторами элементарной энергией клетки, или бионом. То есть, выходит, чтобы у клетки появилась элементарная энергия, клетку надо деформировать?! Если так, то как и насколько деформировать? Далее авторы делают серьезнейшую заявку на пересмотр понятий о «живом» (почему-то слово «живое» все время берется авторами в кавычки), вводя принципы квантовой биологии: «1) корпускулярно-волновой дуализм элементарных биологических объектов (даже физики не установили до сих пор, что же является элементарным объектом материи! — ремарка наша); 2) принцип неопределенности характеристик биологических объектов; 3) принцип дискретности в биологических объектах; 4) принцип дополнительности биологических объектов; 5) вероятность как свойство и категория, относящиеся к квантовой сущности биологических объектов» (цитата точная). Абсолютно все перечисленные принципы без изменений взяты из квантовой механики и механически (простите за каламбур) перенесены в биологию. За неимением пространства и времени предоставляем читателям самим поискать в литературе и Интернете значение этих принципов в квантовой механике.
Далее авторы задаются вопросом, где находится грань между «живыми» и «неживыми» объектами. Справедливо отмечается, что живое — такая же материя, как и неживое, и далее вопрошается: «…неужели нет таких объективных законов и закономерностей, которые бы описывали «поведение» «живых» материальных объектов с высокой степенью достоверности и вероятностью повторения? Видимо, эти законы есть, но нам они неизвестны, либо известна их малая часть». Вот здесь спорить с авторами невозможно. (Рискнем здесь представить свое представление о жизни: «Живое — это нечто, которое умеет сохранять и передавать своим порождениям информацию, потребляя для этого энергию, чтобы сохранять энтропию на минимальном уровне».)
Но уже в следующем абзаце привлекаются де Бройль и Шредингер! Тот самый де Бройль, именем которого названа волна вероятности, связанная с элементарной частицей, и тот самый Шредингер, написавший свое знаменитое уравнение волновой функции (аналог второго закона Ньютона в квантовой механике). Да, де Бройль предположил, что не только фотоны (бозоны), но и все вещественные частицы (фермионы) обладают волновыми свойствами, причем для этого у него были основания. Вскоре это блестяще подтвердилось при изучении рассеяния электронов. Авторы данной главы монографии предполагают наличие волновых свойств и у элементарного биологического объекта — клетки (хотя вряд ли клетка может претендовать на звание элементарного объекта — ее строение неплохо известно, да и куда деть вирусы? Элементарные объекты — те, строение которых сегодня неизвестно). Однако пока ни интерференции, ни дифракции элементарных биологических объектов никто не описывал. Ну, а что касается Шредингера, то он, вероятно, очень удивился бы, узнав, что его волновую функцию начали применять в биологии. Само уравнение Шредингера, являющееся основным в квантовой механике (с определенными оговорками), авторы привести постеснялись, так мы это сделаем за них, приведя лишь один из его вариантов — общий:
где ћ — постоянная Планка, ∇ — оператор Лапласа, i — мнимая единица (V-1), V(x) — потенциальная энергия частицы в силовом поле, в котором она движется, Ψ — искомая волновая функция. Это уравнение справедливо для любой волны Шредингера [9]. Желающие, дав волю фантазии, могут поискать соответствующие этим физическим переменным переменные биологические (мы не возьмем на себя смелость сделать это, так как, честно говоря, недостаточно хорошо для этого разбираемся в квантовой механике).
Следующее утверждение авторов главы монографии опять не вызывает возражений: «Прямая экстраполяция понятий квантовой механики на биологические объекты вряд ли может быть принята в однозначном виде». Осталось только последовать этому утверждению, но… Через несколько страниц, никак не связанных с вышеприведенными формулами и принципами квантовой механики и посвященных строению клетки, структура которой может деформироваться, авторы вдруг возвращаются к физике, вводя понятие остаточной деформации как отношение ΔV/ΔS (в физической литературе такого расчета остаточной деформации мы не встретили), причем ΔV — объем биообъекта — «характеризует размеры объекта в системе координат (x, y, z, t) с учетом динамики процесса Δ, ΔS — площадь поверхности… объекта — характеризует форму объекта, Δx —механическая деформация объекта» (этого последнего члена и в соотношении-то нет!). Действительно, приращение объема тела «характеризует размеры объекта в системе координат (x, y, z, t)», что можно выразить и проще (дабы не уподобиться учителю философии из «Мещанина во дворянстве»), но вот что ΔS (приращение площади) характеризует форму объекта (объемного! трехмерного!) выглядит по меньшей мере странно.
Мы утомились сами и, по-видимому, утомили читателей, поэтому прекращаем анализ рениксы в медицинской литературе, не удержавшись, правда, от последней цитаты из все той же «Квантово-биологической теории». Авторы решили не ограничиваться квантовой механикой и привлекли в биологию теорию относительности Эйнштейна, по-своему отнесшись к знаменитой формуле E = mc2 и посчитав одним из проявлений этого закона природы эффект Илизарова: «Первое свойство биологических объектов — это свойство изменять массу под воздействием дозированных напряжений (эффект Г.А. Илизарова)» [7]. Мы воздержимся от комментирования этого утверждения, отметив только то, что эффект Илизарова — чисто биологическое явление, имеющее отношение к квантовой механике и теории относительности только в том смысле, что не противоречит этим физическим принципам1, хотя ими не объясняется (как и не объясняется законами физики движение кошки, учуявшей мышь, хотя и не противоречит им). Г.А. Илизаров сделал открытие, формула которого представлена им так: «Экспериментально и клинически установлено неизвестное ранее общебиологическое свойство тканей отвечать на возникающие в них дозированные напряжения, преимущественно напряжения растяжения, ростом и регенерацией, обусловленными стимуляцией процессов биосинтеза в тканях (эффект Илизарова)» [10]2. Таким образом, масса деформируемой ткани увеличивается за счет целенаправленного привлечения массы потребляемых с пищей веществ, и этот процесс к вышеприведенной формуле E = ΔmΔx2/Δt2 не имеет никакого отношения.
Идя подобным путем, можно, в принципе разработать квантовую социологию, квантовую политологию, квантовую лингвистику и даже квантовую философию. Остается лишь один вопрос: насколько это необходимо, удобно и плодотворно, какие задачи поможет решить? Удивляет то, что принципы теории относительности еще не попытались ввести в биологию (во всяком случае, осознанно). Наверное, потому, что эта теория все же относится к классической физике, являясь ее венцом.
Итак, по нашему глубокому убеждению, принципы квантовой механики в биологии и медицине выглядят чужеродными элементами. Но это вовсе не означает, что биологические объекты не подлежат изучению с помощью физических принципов. Только эти принципы надо использовать к месту. «Весь мир един и подчиняется — живой он или не живой — одним и тем же законам природы – законам строгим и неумолимым…» [1]. Строгие и неумолимые законы природы говорят, что квантовые эффекты в биологических объектах оказываются значимыми только на субмолекулярном уровне. Законы нужно не создавать, их нужно открывать. Создаваемые законы (например, в юриспруденции) на самом деле являются договорными правилами, соглашениями, которые к тому же могут меняться со временем. Еще не зафиксировано изменение законов природы со временем, хотя такая возможность и допускается.
Тем не менее мир действительно един. Принципам квантовой механики и стохастической физики можно поставить в соответствие ряд биологических явлений. На наш взгляд, эти соответствия можно отыскать в следующем.
Принцип квантования и дискретности. Да, жизнь дискретна, ибо все биологические единицы разделены между собой неживой материей, без которой и жизнь немыслима. Но вряд ли стоит биологические единицы называть квантами. Все же квант — это нечто неделимое, точнее — то, внутренняя структура чего на сегодня неизвестна, поэтому квант и называется элементарной частицей. Самих физиков обилие элементарных частиц уже не то что настораживает, а откровенно пугает. Что уж говорить о биологических частицах, многообразие которых на порядки превосходит многообразие квантов (что неудивительно, поскольку биологические единицы из этих квантов и состоят). Что касается квантования энергии в живых системах, то оно, конечно, связано с истинно квантовыми эффектами, поскольку энергия в биологических объектах запасается и хранится в виде электромагнитных (химических) связей. Повторим, что кванту энергии в живом организме можно поставить в соответствие наименьшую энергию химической связи (например, АДФ ~ Ф).
Разнообразие биологических объектов может быть поставлено в соответствие принципам неопределенности Гейзенберга и корпускулярно-волнового дуализма. В физике эти принципы означают примерно следующее: одна изолированная частица может находиться в разных состояниях с той или иной вероятностью. В отношении биологических единиц это выглядит иначе: одновременно существует множество однородных, то есть сходных по строению биологических единиц, находящихся в разных, но совершенно определенных состояниях (например, особи одного вида). Однако отдельные биологические единицы по-разному реагируют на совершенно одинаковые воздействия (например, на введение медикаментов), что превращает медицину в статистическую науку, с одной стороны, и в искусство — с другой. Практический врач (тоже подпадающий под действие закона биологической неопределенности) далеко не всегда объяснит, почему он поступил с данным пациентом именно так, а не иначе, и ему нет дела до того, что по статистике в 90 % случаев результат должен быть другим. Хороший врач «угадывает» каким-то образом (интуиция!), что его конкретный пациент входит как раз в оставшиеся 10 %1. Регуляция в биологических объектах (известно ли что-либо о регуляции в элементарных частицах?) имеет многофакторный нелинейный характер [11], то есть предсказать результат работы системы ауторегуляции в конкретном случае нельзя, можно лишь говорить о вероятности тех или иных конечных результатов, которую в эксперименте можно достаточно точно определить только при большом количестве исследований. Это и позволило Рашмеру ввести принцип биологической неопределенности [3]. Однако Рашмер не призывает описывать этот принцип с помощью уравнения Шредингера. К явлениям, соответствующим принципам неопределенности и корпускулярно-волнового дуализма, можно отнести и так называемые популяционные волны, или «волны жизни», — колебания численности организмов в природных популяциях (понятие введено русским биологом С.С. Четвериковым в 1905 году), причем эти колебания могут иметь разный период, зависящий от огромного количества факторов (из-за этого вряд ли когда-нибудь удастся написать уравнение «волн жизни», соответствующее уравнению Шредингера).
Проявления принципа биологической неопределенности можно проиллюстрировать и тем, что, измеряя некую величину, характеризующую биологический объект, мы ее изменяем: измеряя АД, мы временно прекращаем кровоток в плечевой артерии; измеряя давление в легочной артерии, мы временно прекращаем кровоток в ней; измеряя концентрацию того или иного вещества в крови, мы эту кровь извлекаем из организма и т.п. Совершенствование методов измерения в биологии и медицине идет, в частности, и по пути как можно меньшего влияния на измеряемую величину.
Как и все явления в мире, деформация тоже может быть описана с помощью классической физики или квантовой механики. Соотношение ΔV/ΔS, приведенное в «Квантово-биологической теории», действительно имеет большое значение, но совсем в ином смысле. Например, это важно в работе сосудистой системы, о чем мы уже писали [12]. Так, при спадении сосуда на фоне гиповолемии форма его сечения из круглой переходит в эллипсоидную, а при включении компенсации круглая форма сохраняется, но меняется радиус сосуда. Естественно, соотношение ΔV/ΔS (то есть объем сосуда в отношении к площади поверхности его внутренних стенок) при этом меняется.
В заключение хотим сказать следующее. Мы выразили свое отношение к описанной проблеме и готовы к конструктивному обсуждению. Мы считаем, что исследование физических параметров биологических систем — перспективнейшее направление развития биологической науки (стык наук!). Но, проводя это направление в жизнь, необходимо перенять от физиков всю строгость их подходов (а то можно стать последователями Т.Д. Лысенко).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии какого-либо конфликта интересов и собственной финансовой заинтересованности при подготовке данной статьи.

Список літератури

1. Китайгородский А.И. Реникса. 2-е изд. Москва: Молодая гвардия, 1973. 192 с.

2. Чижевский А.Л. Вся жизнь. Москва: Сов. Россия, 1974. 208 с. URL: http://www.sakharov-center.ru/asfcd/auth/auth_pagese3d9.html?Key=22185&page=92. (дата звернення 20.10.2019).

3. Рашмер Р.Ф. Динамика сердечно-сосудистой системы: пер. с англ. М.А. Безносовой и Т.Е. Кузнецовой; под ред. Г.И. Косицкого. Москва: Медицина, 1981. 600 с.

4. Купер Л. Физика для всех: Пер. с англ. С.Н. Бреуса; под ред. Ю.А. Кравцова. Т. 2. Москва: Мир, 1974. 383 с.

5. Усенко Л.В., Шифрин Г.А. Интенсивная терапия при кровопотере. Днепропетровск: Новая идеология, 2007. 290 с.

6. Васильева В.В., Степочкина Н.А. Мышечная деятельность. В кн.: Руководство по физиологии. Физиология кровообращения. Регуляция кровообращения. Под ред. Б.И. Ткаченко. Ленинград: Наука, 1986. С. 335-365.

7. Квантово-биологическая теория: Монография. Под общ. ред. В.В. Бойко и М.А. Красноголовца. Харьков: Факт, 2003. 968 с.

8. Hollaender A., Claus W.D. An Experimental Study of the problem of mitogenetic radiation. Bulletin of the National Research Council. Washington, DC: National research council of the National academy of sciences, 1937.

9. Вихман Э. Квантовая физика: Учеб. рук-во; пер. с англ. Под ред. А.И. Шальникова и А.О. Вайсенберга. 3-е изд., испр. Mосква: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986 (Берклеевский курс физики. Т. 4). 392 с.

10. Научные открытия России. (дата звернення: 20.10.2019).

11. Korner P.I. Circulatory homeostasis — role of reflex interactions. Proc. Australian Physiol. Pharmacol. Soc. 1979. № 10. P. 102-111.

12. Михневич К.Г., Волкова Ю.В., Хижняк А.А. Некоторые вопросы гидродинамики и энергетики циркуляторного и гемического звеньев системы транспорта кислорода (часть 2). Медицина неотложных состояний. 2017. № 5(92). С. 24-33.


Повернутися до номеру