ИОФ РАН ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В МАГНИТОБИОЛОГИИ В.Н. БИНГИ ИОФ РАН. - презентация

1 ИОФ РАН ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В МАГНИТОБИОЛОГИИ В.Н. БИНГИ ИОФ РАН

2 ИОФ РАН Особенности магнитобиологии Междисциплинарность Социальный эффект Характер воспроизводимости и качества от опыта к опыту, в лабораториях, в мире Отсутствие признанной физической теории Парадоксальность Способ сравнения эксперимента и теории Сигнал МПОБЪЕКТреакция Множество неконтролируемых факторов управляющих состоянием объекта

3 ИОФ РАН Сравнение стандартов электромагнитной безопасности Оси Западные – тепловые – резонанс отеч – биол.эффекты нетепл.эффекты признаны де-факто

4 ИОФ РАН Характер биологических эффектов ЭМП Нетепловые эффекты (МБЭ) Эффекты, связанные с нагревом микроволны Меньше 1 мВт/см2Больше 10 мВт/см2 НЧ Гц меньше 100 мкТл (1 Гс или 1 Э) H*f > 30 мТл*Гц «слабое магнитное поле» меньше 1 Гс «слабое ЭМП» не вызывает сущ. нагрева биол.тканей магнитобиология источник наиболее важных наблюдений «нетепловой эффект» > «МБЭ» прежде чем говорить о теории

5 ИОФ РАН Пример частотного спектра

6 ИОФ РАН Амплитудные спектры BlackmanLiboff LednevChiabrera

7 ИОФ РАН Пределы и области биологических эффектов ЭМП объясняли факт МБЭ

8 ИОФ РАН КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ МБЭ Феноменологические модели –сложное поведение решений уравнений типа уравнений химической кинетики –стохастический резонанс как усилительный механизм в магнитобиологии –магниточувствительные фазовые переходы в биофизических системах –радиотехнические модели, в которых биологические микроструктуры и ткани изображаются в виде эквивалентных электрических цепей Макроскопические модели –биомагнетит в магнитном поле и ферромагнитное загрязнение –джоулево тепло и вихревые электрические токи –сверхпроводимость на уровне клеточных структур и альфа-спиральных белковых молекул –магнитогидродинамика –макроскопические кластеры ионов, заряженные вихри в цитоплазме Микроскопические модели –движение заряженных частиц и частиц со спином в МП, в т.ч. эффекты резонансные, осцилляторные интерференционные реакции с участием свободных радикалов коллективные возбуждения многочастичных систем –биологически-активные метастабильные состояния жидкой воды –ВП не все модели, ценность моделей

9 ИОФ РАН Факты и следствия в низкочастотной магнитобиологии факт следствие Циклотронные частоты ионов: Ca, Mg, Na, Zn и др. Ω Ω(H) Атомно-молекулярная природа мишени Зеемановское расщепление

10 ИОФ РАН Факты и следствия в низкочастотной магнитобиологии факт следствие Нелинейность максимумы на зависимости МБЭ(h) (a+b) 2 a 2 +b 2 Нерезонансное взаимодействие МП с мишенью

11 ИОФ РАН Факты и следствия в низкочастотной магнитобиологии факт следствие Несоответствие масштабов энергии ħΩ c

12 ИОФ РАН Факты и следствия: Итог факт следствие Атомно-молекулярная природа мишени Зеемановское расщепление Нерезонансное взаимодействие МП с мишенью Время накачки ~ (1/Ω)*(kT/ħΩ) + эффективность параллельных МП

13 ИОФ РАН динамика переменная классическаяквантовая координатаСила ЛоренцаИнтерференция состояний импульс, угловой момент, энергия Накачка энергииКвантовые переходы спинСпиновая динамика Движение заряда в магнитном поле всего 5 классов: Многочастичные модели и кластеры

14 ИОФ РАН БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМАТИКА PLANTS ANIMALS PLANTAE FUNGI ANIMALIA PROTOCTISTA PROKARYOTA Photosynthesis Absorption Ingestion

15 ИОФ РАН динамика переменная классическаяквантовая координатаСила ЛоренцаИнтерференция состояний импульс, угловой момент, энергия Накачка энергииКвантовые переходы спинСпиновая динамика Движение заряда в магнитном поле всего 5 классов: Многочастичные модели и кластеры

16 ИОФ РАН Молекулярный гироскоп V.N. Binhi & A.V. Savin Molecular gyroscopes and biological effects of weak extremely low- frequency magnetic fields Physical Review E, 65, , 2002 Ω ~ Ω g ротационная частота выкладки

17 ИОФ РАН Вращения плотности вероятности угловой моды

18 ИОФ РАН Особенности: Полиэкстремальные зависимости от параметров МП Не требуется накачка энергии МП Интерференция в переменном МП

19 ИОФ РАН Вероятность реакции в зависимости от частоты и амплитуды МП Интерференция угловых мод. Существенные параметры: H, h,

20 ИОФ РАН Пределы чувствительности p = NħΩ/T чувствительность приемника, N число квантов ħΩ T время когерентного взаимодействия eτ > ħ КМ соотношение, e изменение энергии квантовой системы τ время регистрации изменения Для e = NħΩ : τ > 1/NΩ, т.к. τ τ > 1/NΩ или T > 1/NΩ p > ħ/T 2, p < ħ(NΩ) 2 p ħ/T 2 ħ(NΩ) 2 чувствительность S =сρ= cH 2 /8π, p ~ Sπr 2, N ~ Hr c/8ħ / Ω 10 мкТл 100 Гц 10 анг N~10 8 выше ниже

21 ИОФ РАН СРАВНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ МБЭ

22 ИОФ РАН Публикации Изд.-во «Милта» Христофорова Татьяна

23 ИОФ РАН Методологические замечания Вера и факты, статус МБЭ «со стороны». Существует ли МБЭ или нетепловые эффекты? Доказательства, важность спектральной информации. Является ли невоспроизводимость МБЭ свойством природы, или это техническая трудность? Является ли МБЭ свойством организмов, или слабые ЭМП могут достоверно изменить параметры биохимических систем? Ограничено ли минимальное время регистрации МБЭ? Незамеченные публикации. Новые модели МБЭ должны соревноваться с уже существующими, физ. модели для физ. журналов.

24 ИОФ РАН СВЯЗЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ Liboff, 1985 Lednev, 1991 Chiabrera, et al., 1991 Zhadin, Fesenko, 1990 Belyaev, et al., 1994 Теория молекулярной интерференции

25 ИОФ РАН Итог десятилетних теоретических исследований появилось множество моделей МБЭ они обобщены в виде теории молекулярной интерференции – это обоснованная теория и гипотеза: - эмпирическая основа - множество экспериментов - идеализированный объект – молекула в белковой полости - логические правила вывода – аппарат теор. физики - способ построения результатов - совокупность выводов с доказательствами - разворачивающаяся программа исследований смещение аргументации оппонентов магнитобиологии - доказана несостоятельность тезиса о том, что нетепловые эффекты ЭМП противоречат физическим законам невозможность опровержения результатов теоретической магнитобиологии

26 ИОФ РАН КОНЕЦ