Morfologie matematică.

Jurnal electronic de matematică și medico-biologică.

Volumul 9. Problema. 4. 2010.

CHIRALITATEA ȘI EFECTELE CUANTICE CA FACTORI DE MORFOGENEZĂ

2010 Kholmansky A.S.

Revizuirea analizează datele despre dihotomia chirală ca factor care direcționează morfogeneza de-a lungul săgeții timpului, de la simplu la complex. Sunt prezentate axiomaticile și regulile de aplicare a unui limbaj matematic universal, care fac posibilă descrierea uniformă a modelelor de schimbare în formele discrete de materie și stările cuantice ale biosistemelor la toate nivelurile de organizare a acestora, de la subelementar la socio-spiritual. Se analizează gradul de chiralitate al elementelor anatomice și funcționale ale fiziologiei umane, care formează ansambluri coerente cuantice sensibile la factorii fizici externi de chiralitate, atât electromagnetice cât și neutrino. Se discută rolul proprietăților cuantice ale apei în bioenergetică și procesele de autoorganizare a ansamblurilor coerente. Ghidat de logica principiului antropic, vectorul evolutiei a fost identificat cu gradientul de chiralitate si i-a asociat gradul de puritate chirala a creierului, cu care au fost corelate asimetria functionala a creierului si eficacitatea gandirii euristice.

Cuvinte cheie Cuvinte cheie: biosistem, morfogeneză, formă de energie, cuantică, asimetrie, spin nuclear, apă, creier.

INTRODUCERE

Vectorul evoluției se realizează ca un proces natural de modificare a formei, conținutului și comportamentului unui sistem biologic (biosistem) sub influența factorilor fizici în schimbare de natură variată. Conceptul de biosistem se referă la organismele vii individuale și la întreaga biosferă. Principiul antropic (AP) indică faptul că programul de schimbare a heliogeofizicii vizează originea vieții pe Pământ și formarea unui creier uman bilobat, cu dezvoltarea ulterioară a dihotomiei sale chirale până la cooperarea abilităților mentale ale indivizilor într-un un singur sistem mental (metacreier).

Deoarece orice acțiune este cuantificată și orice sistem este discret, atunci evoluția, în principiu, este un salt sau un proces cuantic. Modelul de evoluție ( nomogeneza) este o consecință a subordonării conexiunilor intra și intersistem față de legile fizice universale. În consecință, natura fizică a factorilor externi va fi determinată de natura acelor relații care sunt cele mai sensibile la schimbările condițiilor externe.

Morfogeneza cuantică, ca și paradigma AP, se bazează pe date fiabile din fizica atomică și moleculară. Teoria standard a particulelor elementare, datorită achiralității și absurdității sale, este în principiu nepotrivită pentru rezolvarea problemelor fundamentale ale nomogenezei. Prin urmare, studiul mecanismului de participare a factorilor de mediu în morfogeneză este încă în stadiul de acumulare a datelor empirice fiabile și nu are o bază teoretică adecvată. Este clar că împărțirea factorilor de morfogeneză în interni și externi este condiționată din cauza „deschiderii” pe mai multe niveluri a unui biosistem real și a lipsei de înțelegere a naturii fizice. interacțiuni slabeîn biosisteme. Rezolvarea acestei probleme este posibilă cu o formalizare adecvată a sinergismului factorilor interni și externi de evoluție cu ajutorul universal concepte fizice, care permit exprimarea uniformă a mecanismelor de acţiune a factorilor la toate nivelurile de organizare a biosistemelor.

Un limbaj universal care permite descrierii adecvate a morfogenezei cuantice a fost construit folosind următoarele definiții fundamentale:

Axiome spiritul este esența materiei;

Concepte formă de energie(EF);

Logică principiul de bază de funcționare(OPD).

Consecvența axiomaticii și logicii unei limbi date cu legile dialecticii (unitatea și lupta contrariilor, similitudinea) este o garanție a consistenței sale interne. Axioma permite extrapolarea semanticii limbajului în sfera spirituală, aplicând legea asemănării sub forma izomorfismului spiritual-fizic. Această împrejurare face posibilă prezentarea procesului de formare a metacreierului ca o etapă spirituală a morfogenezei.

Fig 1. Scheme ale ESP de bază. Vârtejuri primordiale de eter (spirit): g - rotație, L - moment unghiular; ν - autopropulsat, P - impuls; ν/g- elicoidal (dreapta și stânga) și perechile lor stabile: m/e-repaus (sarcină, masă de repaus); γ- în mișcare (masa echivalentă a unui foton); m / g - odihnă („materie ascunsă”).

Limbajul morfogenezei cuantice are propriul „alfabet” și „gramatică”. „Caracterele alfabetului” sunt:

Set de ESP-uri de bază (Fig. 1);

Valori numerice auto-consistente ale constantelor lumii (constanta lui Planck - h = 6,67 10 -34 J s, numărul lui Avogadro - N = 6,02 10 23 1/mol, viteza luminii - C = 10 8 m/s).

„Gramatica” limbii include:

Reguli pentru combinarea EF-urilor de bază în EF-uri mai complexe în conformitate cu GPD și asamblarea din aceste EF-uri a cuantelor de câmpuri de natură variată, precum și a elementelor discrete ale structurilor particulelor și nucleelor ​​- învelișuri și orbitali;

Principiile certitudinii care exprimă cuantumul acțiunii prin produsul a trei perechi de mărimi fizice interdependente (denumirile sunt explicate în figură): energia și timpul acțiunii sale (E t), impulsul și pasul de deplasare - λ \u003d 2πr ( P λ), impuls și rotație printr-un unghi de 2π (L 2π);

-formalismul transformărilor reversibile izoenergetice fractal-rezonante sau fluctuațiilor eterului EF:

În (1) un vârtej cu o rază caracteristică a eterului curge în atmosfera sa r  este transformat în k vortexuri cu raza kr  (desfășurare) și invers (condensare). Vortexurile, formând o spirală, pot genera un tub de forță al unui câmp solenoidal sau se pot apropia de un tor. Liniile de forță ale câmpului electromagnetic (EM) sunt formate din astfel de tuburi și tori. Desprinderea n « k legături din spirală poate fi reprezentată ca radiația unui cuantum eter care poartă moment și moment unghiular. Cinetica fluctuațiilor EF-urilor de bază poate fi limitată de constanta de viteză СN 1/2, iar acțiunea cuantelor eterice de natura EM de constanta С.

EF de bază vă permit să simulați forma originală a materiei care umple spațiul cu o masă echivalentă sau energie potențială. În funcție de orientarea vectorilor P și L, EF-urile pot fi dreapta (vectorii sunt paraleli) și stânga (vectorii sunt antiparaleli). Chiralitatea EF-urilor combinate determină chiralitatea cuantelor câmpurilor fizice, particulelor elementare și nucleelor, a căror structură internă satisface automat GPD.

Cu ajutorul (1) se pot oficializa fluctuațiile staționare ale EF al eterului relict, care se manifestă prin radiația cu microunde a gazului cosmic la o temperatură de 2,71K. Această valoare nu este accidentală egală cu baza logaritmului natural - e.

Temperatura mediului interstelar este o măsură cumulativă a cantității de mișcare ~N EF, ocupând un anumit volum de spațiu. Așa cum este aplicat unui foton relicvă, parametrul T va fi echivalent cu impulsul său (E = PC ~ kT) sau cu energia cinetică, care va fi egală cu energia totală E  de ordinul N EF de natură EM, condensând pe o moleculă de gaz interstelar conform (1). Spectrul de energie al EF relicte la T ~ 0 corespunde formulei de distribuție Bose:

n = 1/[exp(E  /kT) - 1 ] .

Transformând această expresie la forma identică:

exp(E  /kT) = 1 + 1/n

e = lim (1 + 1/n) n = 2,71, pentru n   ,

pentru n ordinul N obținem relația:

PC = NE  ~ kT. (2)

Lungimea de undă a fotonului relicvă poate fi estimată folosind formula lui Wien:

λ=b/T~1,1 mm (3)

unde b este constanta lui Wien egală cu 2,9 10 -3 m K și T = 2,7 K. Mișcarea unui foton este asigurată de un impuls (P), care corespunde unui vortex eteric autopropulsat cu o rază caracteristică r  = λ/2π = 0,175 mm și un impuls

P \u003d h / λ \u003d ħ / r . (patru)

Raza relicvei EF, condensându-se în structura unui foton și formând „corona lui Gamow”, este egală cu Nr  ~ 10 20 m, adică de același ordin cu raza Galaxiei. Rețineți că k-condensarea EF-urilor (k ≤ N) are loc în sistemele vii în procesul de auto-organizare a acestora conform aceleiași scheme. În acest caz, o cantitate de energie EM poate iniția un act fizic și chimic (procesul de canalizare a energiei) sau poate fi radiată de sistem în mediul extern. În acest din urmă caz, entropia sistemului va scădea cu cantitatea q/T, unde q = PC este cuantumul energiei termice a sistemului.

Fluctuațiile eterului relicte sunt universale și omniprezente, acest lucru este dovedit de schimbarea Lamb în energia electronului atomului de hidrogen. Se poate presupune că ritmul acestor fluctuații inițiază condensarea EF-urilor corespunzătoare, de exemplu, în sisteme omogene de celule nervoase incluse în stimulatoare cardiace (pachetul lui, stimulatoare cardiace cerebrale). În cazul general, scara și nivelul de omogenitate structurală a unui biosistem stabilește raza și tipul interacțiunilor slabe care formează un sistem cuantic coerent în care funcționează schema (1).

Atractia sau respingerea dintre particulele care au sarcina si moment unghiular, in principiu, poate fi explicata prin extrapolarea cinematicii si dinamicii vartejurilor de gaz sau lichid la ESP asemanator unui vortex al campurilor eterice si solenoidale care au surse si chiuvete. Să remarcăm că forțele nucleare acționează în mod similar cu forțele EM, iar fluxurile de eter chiral EF generate de nucleoni sunt responsabile pentru ele. Interacțiunile acestor EF sunt prezentate ca „o interacțiune de culoare purtată de gluoni între elementele constitutive ale nucleonilor (quarci)”. Gluonii corespund aici cu EF al câmpului de forțe nucleare, cromaticitatea - chiralității fluxurilor EF, iar quarcii - cochiliilor și orbitalilor nucleonilor.

Limbajul EF a permis calcularea modelelor de structuri a cinci particule elementare (neutron, proton, electron, neutrino, foton) și stările lor excitate, care, din cauza unei neînțelegeri, sunt încă denumite particule elementare instabile. Au fost calculate și structurile nucleelor ​​luminoase și ale Soarelui. Toate structurile de mai sus sunt, în principiu, izomorfe cu structura protonului (Fig. 2) și diferă prin numărul de orbitali și direcția spinului elementelor, ceea ce determină spinul sau chiralitatea. De exemplu, suma spinilor elementelor corespondente dă o valoare de spin pozitivă pentru proton și o valoare negativă pentru electron și neutron.

Fig. 2. Schema structurii protonului și a actului de absorbție de către proton a cuantumului drept al câmpului EM (EM-EF). Liniile continue se referă la fluxuri închise de g-vortice (câmp magnetic – H); linii punctate - ν-vârtejuri (câmp electric - E). Cuantica câmpului EM modelează principiul cuplării ν- și g-vortice în EF complexe.

Nucleele sunt asemănătoare nucleonilor și sunt asamblate din învelișuri concentrice multistrat și orbiti. Geometria hibridizată a câmpului EM al nucleului determină configurațiile orbitalilor electronilor atomici. Astfel, cuantificarea structurii interne a nucleelor ​​precede modelele de modificare a proprietăților fizico-chimice ale elementelor din tabelul periodic. Formarea și modificarea geometriei orbitalilor de electroni moleculari respectă, de asemenea, legile mecanicii cuantice. Prin urmare, comportamentul biosistemelor este cuantificat atât la nivel de metabolism, cât și la nivel psihic-social.

1. ASIMMETRIA MORFOGENEZEI

Din motive externe lumii, derivatele drepte ale EF de bază s-au dovedit a fi mai stabile, ceea ce a asigurat dominația activității lor în timpul formării stării relicve a eterului în stadiul inițial al auto-organizării Univers. Acest lucru, evident, a determinat anizotropia dinamicii de fond a eterului, care mai târziu a început să joace rolul unui universal. factor de chiralitate spațială(FHP), responsabil pentru auto-organizarea Universului din particule, și nu din antiparticule (asimetrie barionică).

Rolul FHP a fost păstrat chiar și după formarea coloanei vertebrale materiale a Universului, ale cărei câmpuri gravitaționale și EM au deformat metrica eterului relicv în consecință. Se poate presupune că FHP, influențând interacțiunile slabe în biosisteme, determină direcția dezvoltării lor de-a lungul săgeții timpului, adică de la simplu la complex. Un parametru adecvat al complexității organizării unui biosistem va fi gradul de sensibilitate a acestuia la FHP. În consecință, evoluția de-a lungul săgeții timpului va fi caracterizată de nivelul de puritate chirală a celei mai complexe formațiuni materiale din Univers – creierul uman bilobat.

Puritatea chirală a creierului, care determină gradul de sensibilitate al acestuia la FHP, se manifestă în primul rând ca o asimetrie funcțională a creierului (FAM). FAM combină diferențierea și sinergia funcțiilor lobilor drept și stâng ai creierului și stă la baza mecanismului gândirii euristice. Complicarea manifestărilor morfo-fiziologice ale FAM în procesul de evoluție este echivalentă cu dezvoltarea abilităților mentale umane până la formarea unui mecanism de cooperare a acestora într-un singur sistem intelectual(metaminte).

Funcționarea și conectarea unificată a tuturor nivelurilor de biosisteme sunt asigurate de interacțiunile EM într-o gamă largă de energii. Este implementat de fotoni (de la ultraviolete la gama EHF), fononi, magnoni, precum și EM-EF și EF de natură neutrină (X-EF). Interacțiunile funcționale ale elementelor unui biosistem, vizate și dezechilibrate în esența lor, se realizează datorită mecanismelor fizico-chimice de canalizare a energiei termice (kT) prin ansambluri coerente de elemente omogene. Mecanismele de canalizare depind de structura și caracteristicile dinamice ale elementelor și mediilor continue ale organismului. Mediile chirale și metaboliții fac cinetica procesului de canalizare sensibilă la FHP. De fapt, factorul chiral al cineticii proceselor de neechilibru în subsisteme coerente însumează asimetria proprietăților dinamice și electrochimice ale metaboliților, structurilor tisulare, organelor și mediilor lichide ale unui biosistem.

Apa ca matrice și metabolit activ joacă un rol cheie în mecanismele de auto-organizare a biosistemelor. Acest lucru se datorează în primul rând anomaliei sale proprietăți fizice, având o natură cuantică . În această lucrare, folosind limbajul și conceptele morfogenezei cuantice, am analizat posibilele mecanisme de implementare a dominantei sale chirale în fiziologia umană.

2. FRONTIERE ALE BIOENERGIEI

Metabolismul, creșterea și dezvoltarea corpului uman se realizează în primul rând datorită acțiunii cuantelor de energie EM mediate de EM-EF generate de particulele care interacționează și se mișcă. Particulele încărcate reale (ioni, ioni radicali, molecule polare) în plus față de sarcină sau moment dipol au moment unghiular (spin sau orbital). Mișcările haotice browniene de translație, vibrație-rotație și confirmare ale particulelor sau fragmentelor de biomolecule sugerează prezența unui schimb staționar de quante de energie termică (fotoni T), a cărui distribuție a frecvenței Boltzmann corespunde spectrului energetic al tuturor mișcărilor.

Densitatea și energia staționară a fotonilor T într-un mediu de particule distribuite aleator dintr-un sistem omogen corespunde valorii temperaturii sale locale. Lungimea de undă a fotonului T poate fi estimată conform legii lui Wien (2):

λ = b/T = 9,4 µm și r  = 1,5 µm

la T = 310K (temperatura medie a corpului - 36,6 o C). Parametrii EF, care asigură mișcarea fotonului T, ținând cont de (1), ne permit să considerăm EF ca mișcători ai metaboliților din fibrele nervoase și mediile lichide, inclusiv capilarele sanguine și porii membranelor celulare.

Momentul și momentul unghiular al fotonilor T și EF, ținând cont de posibilitatea transformării lor conform schemei (1) și mecanismului de canalizare, asigură funcționarea tuturor subsistemelor dinamice ale corpului (umoral, nervos, muscular). Actul fizic și chimic primar este transferul unui electron sau proton. Spectrul de energie al fotonilor, atât exogeni, cât și endogeni, este determinat de tipurile de mișcări și parametrii metrici caracteristici ansamblurilor de electroni coerenți. Continuitatea mediului lichid al sistemelor circulator și nervos și prezența electroliților în acesta ne permit să le considerăm sisteme electrofizice simplu conectate, cu caracteristici metrice de la fracțiuni de micron la metru.

Limita inferioară a spectrului fotonilor T corespunde energiei vibrațiilor de torsiune a unei molecule individuale ca întreg în câmpul mediului. De exemplu, pentru apă, au fost observate fluctuații în intervalele de 15–85 cm–1 și 200–600 cm–1, iar energia de excitație a structurilor sale cluster este de ~ 10 J/mol. Limita superioară a fotonului T exogen corespunde energiei termice sau energiei de activare a mobilității translaționale a unei molecule de apă liberă ~2,5 kJ/mol. Această energie este suficientă pentru a furniza bioenergetica staționară a unui organism sănătos.

De asemenea, se poate presupune că în timpul canalizării energiei termice în procesul de auto-organizare a ansamblurilor coerente pot apărea evenimente secundare fizice și chimice, care conduc la excitarea stărilor electronice ale metaboliților, urmată de emisia de fotoni în domeniul vizibil și UV. Exemple de astfel de procese sunt tribo- și chemiluminiscența (licurici), precum și radiația mitogenetică Gurvich. Aceste procese se bazează pe reacțiile de recombinare ale ionilor radicali. Sursa lor poate fi radiațiile ionizante ale elementelor radioactive exogene și endogene, precum și impactul asupra țesuturilor vii al iritanților - droguri narcotice, impulsuri mecanice și electrice și răcire bruscă. De regulă, astfel de reacții inițiază apariția anumitor patologii.

Gama energetică a fotonilor endogeni, al căror impact asupra organismului nu duce la reacții patologice, este oarecum mai larg decât gama energetică a fotonilor T exogeni, deoarece include fotoni care excită sistemul vizual (până la 350 nm, ~400 kJ). /mol), precum și undele infrasunete și radio (până la ~1 m sau ~0,1 J/mol).

Principala sursă de fotoni T exogeni este reacția chimică de oxidare enzimatică a glucozei, al cărei efect termic se acumulează apoi asupra sistem electronic Molecule de ATP sub formă de fotoni T legați. Mecanismele de eliberare și de acțiune a fotonilor legați în metabolism nu au fost încă stabilite. În mod evident, mecanismele radiative și neradiative ale transferului de energie EM sunt în mare măsură determinate de stereochimia metaboliților și a structurilor molecular-celulare, precum și de dinamica legăturilor de hidrogen în medii continue. În acest caz, mecanismele migrației energetice depind, în primul rând, de gradul de coerență al ansamblurilor sau de intensitatea interacțiunilor de corelație din acestea la nivelul EF.

3. HISTOLOGIE CHIRALĂ

Baza asimetriei structurale și funcționale a biosistemelor este chiralitatea mișcării spiralate a particulelor și a cuantelor de energie. În plus, biomecanica la niveluri macro și micro este limitată de reologia mediului lichid sau a altor medii omogene, continue ale corpului, care, datorită prezenței obligatorii a substanțelor optic active sau a structurilor celulare moleculare în ele, pot fi considerate medii chirale. . Reprezentanții tipici ai metaboliților și structurilor optic active vor fi proteinele și zaharurile din sânge, acidul hialuronic și lactic în corpul vitros al ochiului și sinoviului, în țesuturile conjunctive și musculare; fibre de colagen în dermul pielii și în țesuturile osoase. Să luăm în considerare datele cunoscute despre structurile moleculare și celulare asimetrice care joacă un rol important în bioenergia și senzorialul organismului.

Un exemplu de acțiune a unui factor chiral la nivel molecular este mecanismul sintezei enzimatice a ATP în matricea mitocondrială. Activarea enzimei ATP sintetaza se realizează prin energia gradientului de protoni de-a lungul membranei. Fluxul de protoni inițiază rotația unui bloc al enzimei (F 0), față de celălalt (F 1) și, în același timp, fosfatul este atașat de adenozin difosfat (ADP).

Figura 3. Structura ATP sintetazei. Canalul de protoni F 0 și partea rotativă sunt afișate în albastru, componenta F 1 în roșu, iar membrana în gri.

Mecanismul de rotație și relația dintre semnul gradientului de protoni și direcția de rotație a blocului enzimatic ATP sintaza nu sunt pe deplin înțelese. Se poate presupune că curentul de protoni polarizează α-helixul proteinelor din blocul F 0, acestea se deplasează de-a lungul axei sale, iar helicitatea proteinei forțează blocul să se rotească, ca într-un angrenaj melcat.

Chiralitatea sferei senzoriale-informaționale a corpului se poate datora structurii spiralate a tecilor de mielină a nervilor SNC. Problema semnului acestor spirale și influența acesteia asupra mecanismului de propagare a potențialului de acțiune este încă deschisă. Lucrarea a sugerat că crestăturile spiralate din teaca de mielină a nervului (Fig. 4) sunt implicate în mecanismul saltator al conducerii excitației nervoase.

Electrofizica mecanismului de participare a crestăturilor la retransmiterea unui semnal EM de-a lungul segmentelor nervoase este legată de electrofizica canalelor de transpirație, care conferă suprafeței pielii proprietatea unei antene capabile să absoarbă și să emită rezonant fotoni din gama EHF. . Crestăturile spiralate din tecile de mielină sunt izomorfe la canalele de transpirație și sunt umplute cu un electrolit slab, astfel încât acestea, la fel ca spiralele canalelor sudoripare (Fig. 5), pot interacționa cu câmpurile EM exogene vortex generate de membrană și curenții citoplasmatici din nodurile lui Ranvier. . Frecvențele de rezonanță ale crestăturilor vor fi în mod evident determinate de caracteristicile lor metrice și dielectrice.

Figura 4. Ultrastructura membranei mielinice a nervului cu o crestătură (a, b) și o diagramă a crestăturii din teaca de mielină a axonului (c).

S-a constatat că la majoritatea oamenilor, până la ~90% din helixele canalului sudoripat sunt dreptaci (Figura 5). Această asimetrie se poate datora chiralității mediului epidermic care conține substanțe și structuri optic active și, prin urmare, sensibil la CPP. Dominanța elicelor drepte în morfologia canalelor sudoripare servește ca o confirmare indirectă a ipotezei despre importanța potrivirii semnului tecii de mielină a tecii nervoase cu direcția de propagare a potențialului de acțiune. De exemplu, impulsurile electrice care răspund la stimulii de durere se pot deplasa de-a lungul nervului care se termină cu răsucirea dreaptă a mielinei din cauza impulsului vortexurilor EM stângaci. În plus, semnele inverse ale helicității tecilor de mielină ale nervilor cranieni și asociativi, localizate în emisfera dreaptă și stângă, pot asigura diferențierea funcțiilor acestora în cadrul FAM și, mai ales, la nivel de psihofiziologie. Racemizarea sau inversarea patologică a semnelor de helicitate în semnalizarea și conexiunile asociative în interiorul și între emisfere se poate manifesta în psihofiziologie și disfuncții motorii, cum ar fi stângacia și homosexualitatea.

Figura 5. Fotomicrografie 3D și reprezentare schematică a spiralei conductei sudoripare

Inversiunile patologice ale chiralității tecilor de mielină ale nervilor cranieni pot fi inițiate în stadiul concepției sau embriogenezei sub influența factorilor interni și externi. Primele includ: chimicale (alcool, droguri, droguri) și condiții stresante. Factorii externi includ, în primul rând, modificări ale condițiilor geocosmice care afectează semnul CFP și bioenergetica organismului.

4. REOLOGIE CUANTICA

Apa stă la baza sângelui, a citoplasmei și a lichidului intercelular, a lichidului cefalorahidian și a sinoviei. În toate aceste lichide, într-una sau alta concentrație, există substanțe anorganice, proteine, zaharuri, formațiuni celulare care au cochilii de hidratare corespunzătoare. Sângele este singurul țesut mobil care curge doar prin vase. Ar trebui considerat ca un sistem multicomponent eterogen de natură corpusculară, care conține elemente formate (eritrocite, leucocite, trombocite), care sunt în suspensie într-o soluție coloidală de electroliți, proteine ​​și lipide. Fluxul sanguin este trecerea unei suspensii concentrate de discuri elastice prin tuburile microvaselor, al căror diametru în porțiunea capilară este în unele cazuri mult mai mic decât diametrul acestor discuri. În aceste condiții, proprietățile cuantice ale moleculelor de apă și ale substanțelor din sânge se pot manifesta la nivel macro, așa că vom numi condiționat hemodinamica capilară reologie cuantică.

În principiu, reologia cuantică stă la baza întregii bioenergetici a corpului. În această lucrare, luăm în considerare interacțiunile intermoleculare chirale folosind reacția de asociere a zahărului ca exemplu și analizăm rolul mobilității rotaționale a moleculelor de apă în reologia cuantică.

Figura 6 arată dependența unghiului specific de rotație al dextranului și terebentinei de temperatură și dată. Scăderea soluției de dextran pe vreme caldă în lunile iulie-august în regiunea Moscovei se datorează descompunerii complexelor moleculare care au o rotație specifică mai mare decât oligomerii de dextran. Energia de activare a reacției de complexare pentru diferite zaharuri variază între 0,1 - 0,6 kJ / mol, iar o schimbare a temperaturii cu 10 ° C dă deja un efect vizibil.

Fig. 6. Dependența unghiului de rotație (α) al unei soluții optic active de dextran (cuvetă de 200 mm) - 1) și terebentină (cuvetă de 100 mm) - 2) de data și temperatura ambiantă.

Moleculele de terebentină nu formează complexe, astfel încât unghiul său de rotație nu răspunde la schimbările de temperatură. Modificările sincrone minore ale valorii soluției de dextran și terebentină, de exemplu, pe 21 iulie și 9 august, se pot datora unei modificări a situației magnetice de pe Pământ din cauza creșterii activității solare - în aceste zile, suprafața totală a ​​petele solare au crescut semnificativ și intensitatea emisiei radio la o lungime de undă de 10,7 cm a crescut (conform IZMIRAN).

Extrapolând datele privind dependența activității optice a unei soluții de dextran de temperatură și perturbații electromagnetice față de mediile chirale asociate ale corpului, se poate presupune că interacțiunile intermoleculare ale metaboliților chirali din mediile lichide contribuie la sensibilitatea organismului la CPP.

Proprietățile anormale ale apei, care determină în mare măsură biofizica sistemelor fluidelor corporale, sunt asociate cu efectele cuantice ale legăturilor de hidrogen, atât în ​​volumul de apă, cât și în învelișurile de hidratare ale metaboliților și pe pereții vaselor. Datorită structurării apei prin legături de hidrogen, mișcările de rotație-orientare ale moleculelor de apă, care joacă un rol important în procesele de autoorganizare, au caracter de librare (vibrații de torsiune) și depind semnificativ de câmpurile electromagnetice locale. Acesta din urmă poate juca rolul de perturbații care ridică interdicțiile de simetrie privind excitarea librațiilor de către fotonii T.

În cazul general, probabilitatea de excitare a stării de rotație a unei molecule de apă este determinată de intensitatea interacțiunii momentului său dipol cu ​​fotonul T corespunzător, iar energia și momentul unghiular sunt proporționale cu momentul său de inerție. Spinul total al protonilor moleculei, care poate fi egal cu 0 (para-izomer) și 1 (orto-izomer), își aduce contribuția la regulile de selectare a tranzițiilor și la mărimea momentului unghiular. Pentru o moleculă de apă liberă, momentul de inerție are trei valori (Fig. 7), dintre care două (J 1 , J 3) cresc puternic atunci când molecula este fixată pe o suprafață sau moleculă încărcată.

Raportul de echilibru orto/para pentru moleculele de apă liberă, de exemplu în aer, la temperatura camerei, conform statisticilor cuantice, este de 3:1. O parte din paraizomerii H2O se află la nivelul principal și nu se rotește, în timp ce nivelul de rotație principal al ortoizomerilor este deplasat cu 23,8 cm-1 de la nivelul zero (kT ~ 0,28 kJ / mol, T ~ 34 K), prin urmare, ortoizomerii liberi se rotesc întotdeauna atâta timp cât acest nivel și nivelurile superioare sunt populate. Deoarece conversia orto/para într-o moleculă individuală este strict interzisă în aproximarea dipolului, tranzițiile între ele într-un mediu condensat și în soluții pot iniția câmpuri electromagnetice locale și interacțiunea spin-spin a nucleelor ​​care apar atunci când moleculele de apă se ciocnesc între ele sau în contactul cu centrii paramagnetici ai altor molecule. În procesul de ciocnire a două molecule de apă, impulsul fotonului T al unei molecule este transformat în momentul unghiular al celeilalte. Rețineți că în orto-izomer, starea de rotație corespunzătoare valorii minime a momentului de inerție (J 1) va fi excitată cel mai ușor, în timp ce rotația în jurul axei X, în principiu, poate fi facilitată de momentul de rotație al spinurile nucleare ale protonilor (fig. 7).

Fig. 7. Scheme de rotații ale unei molecule de apă și orientări ale spinilor protonilor: a - rotații ale moleculei față de centrul de greutate (C), corespunzătoare la trei valori ale momentelor de inerție (J 1 = 1,02 10). -47 kg m 2; J 2 = 1,92 10 - 47 kg m 2; J 3 \u003d 2,94 10 -47 kg m 2); b – opțiuni de orientare a spinilor nucleari ai protonilor în para- și orto-izomerul moleculei de apă.

Din cauza lipsei de rotație, izomerul para este mai probabil să formeze legături de hidrogen. Cinetica ruperii legăturii de hidrogen va depinde în mod evident de energia de excitație rotațională a moleculei, care, la rândul ei, este proporțională cu momentul de inerție al acesteia. Dacă presupunem că frecvențele de rotație ale moleculei pentru toate cele trei J nu diferă semnificativ, atunci durata de viață a legăturii medii de hidrogen va avea trei valori legate între ele ca exponenți din J 1 , J 2 , J 3 . Pentru valorile J din figura 7, aceste rapoarte sunt 1: 6,5: 18. Estimările teoretice ale duratelor de viață a legăturilor de hidrogen dau valori de 25, 125 și 500 fs. Relațiile dintre ei sunt de acord calitativ cu estimările noastre.

Excitarea rotațională selectivă a moleculelor de apă, care duce la ruperea legăturilor de hidrogen și orientarea ulterioară a acesteia în câmpul Coulomb al canalului de acvaporină, stă la baza mecanismului de funcționare a canalelor de apă ale membranelor (Fig. 8). Se poate presupune că într-un câmp electromagnetic în interiorul unei proteine, mișcarea de translație a unei molecule de apă este însoțită de rotația acesteia conform principiului „elicei” (difuzie rotațională). Pentru a determina selectivitatea funcționării canalului față de izomerii orto/para, este necesar să se determine valoarea acestuia în interiorul celulei. Funcționarea acestui canal datorită forțelor osmotice este reglată de hormonul vasopresină, care este conținut în sânge și menține tonusul vaselor de sânge.

Figura 8. Schema de funcționare a canalului de apă al membranei formate din acvaporina proteică. În centrul canalului, câmpul Coulomb intramolecular își schimbă semnul, ceea ce obligă dipolii de apă să se răstoarne.

Efectele reologiei cuantice ne permit să explicăm de mare viteză trecerea eritrocitelor prin capilarele sanguine, a căror dimensiune, de regulă, este mai mică decât eritrocitele în sine. S-a stabilit că în acest caz ele sunt puternic deformate, aruncând din ele până la jumătate din apa din ele prin canale de acvaporină.

Se crede că deformabilitatea eritrocitelor este un factor critic în reducerea vâscozității dinamice a sângelui. Observațiile microscopice directe cu înregistrarea pe film au arătat (Fig. 9) că, odată cu creșterea presiunii, viteza fluxului sanguin prin capilarul de sticlă crește și, în același timp, cu cât se observă deformarea eritrocitelor mai mare în apropierea peretelui, cu atât fluxul sanguin este mai mare. viteză. În lipsa mișcării, eritrocitele din apropierea peretelui au formă rotundă, iar cu o viteză de 6 mm/s, iau o formă alungită sub formă de fus. Suprafețele laterale ale eritrocitelor din capilar sunt situate tangente la straturi viteze diferite, adică de-a lungul axei vasului. În acest caz, se realizează eficiența maximă a schimbului difuz de gaze și metaboliți între sânge și fluidul intercelular.

Fig. 9. Mecanismul trecerii unui eritrocite cu diametrul de ~7 μm printr-un capilar cu diametrul de ~4 μm.

Aceste date completează studiul dependenței vâscozității sângelui de concentrația eritrocitelor în comparație cu dependența raportului de izomeri orto/para ai apei de temperatură (Fig. 10).


Fig. 10. Dependența permeabilității (fluidității) eritrocitelor de temperatură (puncte pătrate) și de conturul liniei de rezonanță a tranziției para-izomerului apei cu o energie de 215 cm -1 (T = 309 K ) - linie albastră.

În lucrare s-a stabilit o coincidență exactă a valorii energiei termice, la care se observă un salt în „fluiditatea” eritrocitelor, cu energia cuantumului de tranziție rotațională în paraizomerul apei. Pe baza acestui fapt, s-a presupus că vâscozitatea sângelui la o temperatură de 36,6 ° C scade brusc din cauza tranziției asemănătoare avalanșelor a paraizomerilor de apă care părăsesc eritrocitul în ortoizomeri. Deoarece stările de rotație ale ortoizomerului sunt populate efectiv la o temperatură dată, probabilitatea ruperii legăturii de hidrogen crește, ceea ce duce în cele din urmă la o scădere a vâscozității dinamice a sângelui.

Astfel, procesul de reducere a vâscozității sângelui în capilare este multifactorial - combină:

Dependența fără bariere a vâscozității apei de temperatura în punctele critice, care includ temperatura de 36,6 ° C;

O creștere bruscă a interacțiunilor moleculelor de apă dintr-un capilar cu elementele formate, proteinele din sânge și cu pereții capilarului;

Îmbogățirea apei cu orto-izomeri și omogenizarea fazei cluster-bulk.

Ca urmare a acestor factori, crește mobilitatea rotațional-translațională a moleculelor de apă, ceea ce facilitează difuzia gazelor și metaboliților prin pori și pereții capilari.

5. ANSAMBLE CHIRAL-COERENTE

Omogenitatea mediilor continue și mecanismele de corelare spațio-temporală a elementelor acestora le transformă în ansambluri coerente care joacă un rol cheie în procesele de adaptare și evoluție a unui organism de-a lungul săgeții timpului. Sistemele lichide (sânge, lichid cefalorahidian, sinovia, lichid ocular) vor avea o sensibilitate maximă la factorii fizici externi, inclusiv CFP. Se poate presupune că apa este implicată în mecanismele de sensibilitate la CFP și alte țesuturi solide. De exemplu, țesutul subcutanat conține 70% apă mai mult sau mai puțin legată, parenchim de organ până la 90% și țesut osos până la 10%. Desigur, aceste țesuturi vor avea intervalele lor energetice de sensibilitate la CFP. Sunt prezentate principiile generale fizice și chimice de acțiune și tipurile de biosisteme coerente ale corpului. Ele pot fi rafinate folosind date despre histologia chirală și reologia cuantică a țesuturilor.

În biosisteme, sursa fotonilor T și a EM-EP este mișcarea accelerată a unui electron și a altor particule încărcate. În consecință, doar nivelul chimic al organizării structurale a ansamblurilor este supus acțiunii cuantelor de energie EM. În cadrul energiei EM achirale, funcțiile trofice și reproductive ale oricărei creaturi vii, inclusiv ale oamenilor, sunt îndeplinite. Chiralitatea energiei EM asociată cu FAM la creaturile fără minte poate apărea numai într-o formă patologică ca urmare a unei perversiuni a metabolismului sub influența unui factor extern anormal.

Raționalitatea unei persoane, dimpotrivă, este o consecință firească a dezvoltării sensibilității metabolismului său la acțiunea CPP universală în procesul de evoluție. În primele etape ale evoluției, sub acțiunea continuă a neutrinului solar C-EP, pe arborele genealogic al vieții s-a format o ramură chirală, al cărei fruct a fost în cele din urmă homo sapiens. Capacitatea lui de a gândi, adică de a crea sens nou, este direct dependentă de gradul de chiralitate al creierului său (FAM) și de eficiența hrănirii organismului cu energia chirală a X-EP datorită acțiunii ansamblurilor chiral-coerente. Intensitatea muncii lor este determinată de densitatea fluxului X-EP în eterul de suprafață și de nivelul de dezvoltare mentală și spirituală a unei persoane. Ambii acești factori depind de condițiile geocosmice.

Neutrinul (antineutrino) este un produs al dinamicii de neechilibru a nucleonilor sau elementelor subnucleare și este produs în spațiu, precum și din reacțiile de descompunere beta ale nucleelor ​​radioactive sau ale unui neutron liber. Fluxul staționar al neutrinului solar este modulat de influența câmpului magnetic al planetelor și al lui Jupiter asupra energiei Soarelui, în principal. Neutrinul solar este instabil și se împrăștie în câmpul magnetic interplanetar în N cuante X-EF de neutrini izomorfi, iar metrica eterului de suprafață este saturată cu acestea. Nu pot exista surse exogene staționare de X-EP într-un corp sănătos, în principal datorită efectului distructiv asupra țesuturilor al produselor de descompunere beta care însoțesc neutrinii.

Luând în considerare geneza nucleară a neutrinilor și X-EF, s-a presupus că absorbția-condensarea lor într-un biosistem este posibilă în ansambluri corelate de spini nucleari sau momentele lor magnetice. Orientarea spinurilor nucleare individuale în ansambluri va depinde de interacțiunile spin-spin și spin-orbita hiperfine ale nucleelor ​​și electronilor, iar gradul de coerență a spinului întregului ansamblu va fi modulat atât de câmpurile magnetice interne cât și externe. Orientarea impulsului orbital al unui electron este determinată de geometria orbitalilor moleculari și de orientarea moleculei, ceea ce poate determina dependența sensibilității unui ansamblu de spini nucleari la CFP de gradul de ordonare a atomilor și moleculelor. Contribuția la energia de rotație a moleculei de apă a spinului nuclear va fi de 0,1 - 1 J/mol, iar energia nutației și precesiei sale, evident, va fi mai mică cu unul sau două ordine de mărime. Se poate presupune că, prin influența spinului protonului asupra parametrilor acestor mișcări, cuantele X-EP vor contribui la autoorganizarea ansamblurilor coerente.

Ținând cont de prezența apei în toate țesuturile corpului, interacțiunile CEP cu protonii pot fi luate ca bază pentru mecanismul de sensibilitate a ansamblurilor coerente la CFP. Un factor de orientare suplimentar poate fi considerat câmpurile Coulomb ale centrelor regulate încărcate pozitiv sau negativ pe moleculele de proteine, polizaharide sau pe suprafețele celulelor și capilarelor, precum și în structurile țesutului conjunctiv și osos. În învelișurile sau lanțurile de hidratare ordonate în acest mod conform schemei (1), condensarea cuantelor X-EP se va produce cu transferul lor în centrii de hidratare chirali, ceea ce este echivalent cu activarea lor. Rețineți că procesul de condensare a energiei neutrinilor în sistemele lichide ale corpului se va desfășura în principal în starea de somn, când temperatura corpului scade cu un grad.

Posibilele mecanisme pentru includerea cuantelor EM-EP și X-EP în metabolismul creierului prin canale umorale (sânge, lichid ocular) sunt discutate în. La acestea, se poate adăuga rolul esențial al canalelor de acvaporină (Fig. 8) în reglarea echilibrului apei din creier, a activității neurogliei și a clearance-ului extracelular K +. Aceste canale par să limiteze cinetica formării LCR și metabolismul ventricular al treilea. Având în vedere natura rotațională a difuziei apei prin canalele de acvaporină, acestea pot juca rolul de filtre chirale care controlează asimetria bioenergeticii LCR și procesul de înfășurare a axonilor cu teaca de mielină.

Sistemul nervos autonom (SNA) contribuie la procesul de acceptare și transmitere către creier a cuantelor chirale EM-F și X-EF. Ele se pot condensa în timpul somnului nocturn, de exemplu, în țesutul subcutanat la terminațiile nervoase și în anastomozele capilare. După trezirea în timpul exercițiului fizic, aceste cuante activează aparent ANS asimetric, care, împreună cu asimetria funcției de vorbire, formează baza resursei FAM, care se manifestă atunci când rulează pe loc. Condensul C-EF drept se poate acumula în terminațiile nervoase ale țesutului subcutanat, țesuturi conjunctive și mușchi în timpul somnului sau într-o stare de imobilitate prelungită a corpului, rezultând o dorință reflexă de întindere, în timp ce deformarea țesuturilor generează impulsuri eferente. care activează centrii plăcerii din creier.

Metaboliții chirali sunt aparent nu numai implicați în formarea tecilor de mielină a axonilor cu un anumit semn de helix, ci și în activarea funcțiilor mentale și cognitive ale creierului. De exemplu, în unele boli psihosomatice (schizofrenie, Alzheimer și Parkinson), există modificări semnificative ale nivelului unor D-aminoacizi din plasma sanguină, substanța cenușie și albă a creierului, lichidul cefalorahidian. Cu aceste date, efectul medicamentelor chirale poate fi comparat. S-a constatat că semnul resursei FAM poate fi inversat dacă se ia un medicament în ziua anterioară și noaptea, ceea ce are, de exemplu, un efect pronunțat asupra funcției respiratorii. În plus, resursa FAM la bărbați și femei dreptaci are semne opuse.

CONCLUZIE

Această revizuire a arătat că metaboliții optic activi și mediile chirale, care au proprietăți de cooperare și sensibilitate la factori fizici externi, joacă un rol semnificativ în fiziologia umană la nivel de funcții și morfologie. S-a stabilit că pentru a explica mecanismele influenței factorilor chirali exo- și endogeni asupra metabolismului și psihofiziologiei umane este necesară implicarea proprietăților mecanice cuantice și chimice cuantice ale moleculelor individuale și ansamblurilor coerente. Limbajul matematic al morfogenezei cuantice propus în lucrare, în principiu, și-a arătat eficiența. Se poate spera că acest limbaj și ipotezele despre mecanismul influenței factorului chiral asupra morfogenezei și evoluției spirituale a unei persoane vor primi confirmare experimentală în viitor și vor servi în beneficiul dezvoltării științei umane.

LITERATURĂ

1. Kholmansky A.S. Forma de energie // /rus/catalog/pages/7441.html; Principiul de acțiune al rezonanței fractale // /haos.htm

2. Berg L.S. Nomogeneza sau evoluția bazată pe regularități, Cap. 5 în carte. Teoria evoluției, 1922 // /berg.htm

3. Kazyutinsky V.V., Balashov Yu.V. Principiul antropic // Nature, 1, 1989, /VV/JOURNAL/NATURE/OLD/ANTROP.HTM

4. Kholmansky A.S. Natura electromagnetică a efectelor relativiste // /MMORPH/N-19-html/kholmanskiy-2/khomanskiy-2l.htm;

Apoteoza achiralității // /rus/catalog/pages/9123.html; vid chiral // /rus/catalog/pages/9091.html/t_blank

5. Kholmansky A.S. Adaptarea plantelor la factori fizici anormali. http:// /user/sgma/MMORPH/N-23-html/holmanskiy/holmanskiy.htm; Dependența resursei de asimetrie funcțională a creierului de condițiile externe // /Kholmansky_1_09.htm

6. Kholmansky A.S. Modelul universului spiritualizat // /rus/catalog/pages/8084.html; Izomorfism spiritual-fizic // /rus/catalog/pages/9069.html;

7. Vereshchagin I.A. Coroana lui Gamow încununează fizica secolului XX // Succesele științei naturale moderne, -2006. -Nr 8. -S. 29;

/use/?section=content&op=show_article&article_id=4135

8. Klapdor-Kleingrothaus GV, Shtaudt A. Fizica non-acceleratoare a particulelor elementare. M. 1997. 527 p.

9. Kholmansky A.S.// Începuturile științei ortodoxe

http://library.by/portalus/modules/psychology/readme.php?subaction=showfull&id=1132581314&archive=01&start_from=&ucat=1&; Teofizica soarelui //

/volumes/VOL422007/p2209.html

10. Kholmansky A.S. Caracteristicile proprietăților termodinamice ale apei și bioenergeticii // Rapoarte ale Academiei Ruse de Științe Agricole. nr. 2. 2006, p. 63; /rus/catalog/pages/7897.html; Dependența de temperatură a activității optice a soluțiilor fiziologice de zaharuri // Morfologie matematică. 2006.

/user/sgma/MMORPH/N-12-html/holmansky/holmansky.htm

11. Bunkin A.F. Nurmatov A.A., Pershin S.M. Spectroscopie coerentă cu patru fotoni a bibliotecii de joasă frecvență a moleculelor într-un lichid // UFN, -2006. -T.176. -#8. -DIN. 883-889

12. Kizel V.A. Spectroscopie moleculară practică. M.: -1998. – 254 p.

13. Belousov L.V., Voyekov V.L., Popp F.A., Raze mitogenetice ale lui Gurvich: istorie dramatică și perspective noi // Natura, - 1997. - Nr. 3. P. 64-80.

14. Dyson F., Montrople E., Katz M., Fisher M., Stabilitate și tranziții de fază, M. Mir, -1973; . Sent-Gyorgyi A. Bioenergetica, - M .: -1960. -156 p.

15. ATP sintetaza // /wiki/ATP sintază

16. Kholmansky A.S. Resursa de asimetrie funcțională a creierului // Morfologie matematică. 2006; /user/sgma/MMORPH/N-12-html/holmansky-4/holmansky-4.htm Modelarea fizicii creierului // Ibid. 2006, - V.5, - V.4. http:// sgma. alfa- proiecta. ro/ MMORPH/ N-12- html/ holmansky-3/ holmansky-3. htm; Conștiința și realitatea fizică. -2008. -#12. –p.23-38

17. Feldman Y, et al, Human skin as arrays of helical antennes in the millimetric and submilimeter wave range, Phys.Rev.Lett. -2008. -V.100. -P. 128102

18. Takagi S., Tagawa M. Predominanța spiralelor dreptate în conductele sudoripare ecrine umane // Japan.J.Physiol. -1955. -V.5(2). -P. 122-130

19. Kholmansky A.S. Dihotomia dreptei și stângi în sistemele vii // Asimetrie. -2008. -T. 2. -Nr 3. -S. 60-67. /Asymmetry_03_2008.pdf; Kholmansky A.S., Minakhin A.A. Factori morfologici și fizici ai asimetriei autonome sistem nervos uman // Conferința întregii ruse " Direcții moderneîn studiul asimetriei interemisferice funcționale și al plasticității creierului. -M. -2010. -p.270-274.

20. Eremina V.V. Analiza comparativă a momentelor de inerție ale unei molecule de apă libere și fixe // Fizica cibernetică. 2009. Nr. 1 (19); /attachments/ics/N19_07.pdf

21. Pershin S.M. Conversia orto/para a H 2 O în apă și un salt în „fluiditatea” eritrocitelor printr-un microcapilar la o temperatură de 36,6 ± 0,3 ° C // Culegere de lucrări selectate ale celui de-al V-lea Congres Internațional „Câmpuri și radiații slabe și superslabe în biologie și medicină”. St.Petersburg. -2009. –p.89-99

22. Voloshin V.P., Naberukhin Yu.I. Distribuția duratei de viață a legăturilor de hidrogen în modelele computerizate ale apei //Zh. chimie structurală. -2009. -T. 50, -N. 1 S. 84 - 95

23. Cernukh A.M., Alexandrov P.N., Alekseev O.V. Microcirculația. M.: -1975. 456 p.

24. Huang C., Wikfeldt K.T., Tokushima T., et al. Structura neomogenă a apei în condiții ambientale. Proceedings of the National Academy of Sciences; /content/early/2009/08/13/0904743106

25. Kholmansky A.S. Factorul galactic al evoluției spirituale // /Kholmansky_1_09_2.htm; Cataliza nuclearo-chimica // /rus/catalog/pages/6303.html; Teofizica neutrinului // Magie cuantică. -2007. -T.4. -IN 2. /volumes/VOL422007/p2148.html

26. Kholmansky A.S., Minakhin A.A., Degtyarev V.P. Modele și analogii în fiziologia dinților // Morfologie matematică. - T. 9. -V. 3. - 2010.

/user/sgma/MMORPH/N-27-html/kholmanskiy/kholmanskiy.htm

27. Kholmansky A.S. Mitologia și fiziologia alcoolului // Conștiința și realitatea fizică. -2009. -#7. /user/sgma/MMORPH/N-21-html/holmansky-1/holmansky-1.htm; Metrica aer sol // /rus/catalog/pages/7876.html

28. Amiry-Moghaddam M., Ottersen Ole P. Baza moleculară a transportului de apă în creier // Nature Reviews Neuroscience. -2003. -V.4. -Nr 12. Str. 991-1001 /slova2/brnWater.htm

29. Cerviakov A.V. Încălcarea asimetriei moleculare a aminoacizilor (enantiomerii D\L) în îmbătrânirea normală și bolile neurodegenerative // ​​Asimetrie. -2010. -T. 2; /Chervyakov_2_2010.htm

30. Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Zhavoronkov A.A. Chiralitatea ca problemă a fizicii biochimice // Ros. Chim. Zhurn., -2007, -T. L.I. - Nr. 1, p. 13-22.

CHIRALITATEA ȘI EFECTELE CUANTICE CA FACTORI DE MORFOGENEZĂ

Kholmanskiy A.S.

Recenzia este dedicată unei dihotomii chirale de fundamentare a rolului în evoluția lumii pe o săgeată a timpului de la simplu la dificil. Sunt prezentate axiomaticile și regulile de aplicare ale limbajului matematic universal care să permită descrierea uniformă a legii schimbării formelor discrete ale unei materie și a condițiilor cuantice ale biosistemelor la toate nivelurile de organizare a acestora, de la subelementar la social-spiritual. Se efectuează analiza chiralică a elementelor anatomice și funcționale ale fiziologiei umane formând ansambluri cuantice coerente, sensibile la chiralitatea factorilor fizici externi, precum electromagnetice, și neutrinii de natură. Se analizează rolul proprietăților cuantice ale apei în procesele bioenergetice și de autoorganizare a ansamblurilor coerente. Fiind condus de un principiu antrop logic, un vector de evoluție s-a identificat cu o chiralitate de gradient și a legat cu ea gradul de curățenie chirală a creierului cu care s-au corelat funcțional asimetria creierului și eficiența gândirii euristice.

. Electronicmatematicși medical-biologicrevistă. Volum 9. Problema. 2. 2010 . UDC 621.39:621.391. ... , distribuit conform legii normale cu zero matematic așteptări și diferite variații. Rezultatele selectiei...

  • Morfologie matematică revista electronică de matematică și biomedicală volumul 9 numărul 4 20 10 (1)

    Document

    Matematicmorfologie. Electronicmatematicși medical-biologicrevistă. Volum 9. Problema. 4. 2010 . UDC 576.1 CHIRALITATEA ȘI EFECTELE CUANTICE CA FACTORI DE MORFOGENEZĂ  2010 Kholmansky A.S. În recenzie,...

  • Morfologie matematică revista electronică de matematică și biomedicală volumul 9 numărul 1 20 10 (4)

    Document

    Matematicmorfologie. Electronicmatematicși medical-biologicrevistă. Volum 9. Problema. 1. 2010 . UDC 573.22 + 573.555 ... Aplicabilitatea acestei abordări la real și model biologic celule (inclusiv biomimetice celulare similare cu...

  • Morfologie matematică revista electronică de matematică și biomedicală volumul 9 numărul 2 20 10

    Document

    ... Matematicmorfologie. Electronicmatematicși medical-biologicrevistă. Volum 9. Problema. 2. 2010 . UDC 519.1 SOLUȚIA POLINOMIALĂ A PROBLEMELOR DIFICILE: P=NP  2010 ... . științific evaluat de colegi revistă « Matematicmorfologie" ISSN 1819-3730...

    • Morfologie matematică.

    Jurnal electronic de matematică și medico-biologică.

    Volumul 8. Problema. 4. 2009.


    UDC 57.017.64

    Creșterea organismelor vii __ proces inerțial

    2009 Sedova G.P.

    Mișcarea mecanică a corpului, stabilirea curentului într-un circuit electric cu inductanță, creșterea cantitativă a masei unui organism viu - aceste trei procese, în ciuda naturii lor diferite, au o proprietate comună - au inerție. Acest lucru se exprimă prin faptul că valoarea care determină starea unui obiect dat (viteza corpului, mărimea curentului, masa unui organism viu) nu se schimbă fără probleme, ci ca urmare a unei oscilații amortizate. proces, când fiecare modificare a acestei valori este urmată de o decelerare a acestei modificări. Din acest motiv, procesul de stabilire a valorii limită este întârziat un timp, cu cât este mai mare, cu atât măsura inerției unui obiect dat este mai mare (masa corporală, inductanța, perioada inițială de dublare a masei). Pe baza analogiei dintre procesul de creștere a curentului într-un circuit electric și creșterea unui organism viu, se propune un model electric de creștere a organismelor vii.

    Cuvinte cheie: procese inerțiale, model electric de creștere a organismelor vii .

    1. Conceptul de inerție.

    2. Inerția în fizică.

    3. Inerția în biologie.

    Conceptul de inerție

    Inerția sau inerția este un concept cunoscut de toată lumea de la un curs de fizică școlar. Înseamnă lentoare, întârziere în schimbarea stării oricărui sistem după acțiunea factorilor care provoacă această schimbare. Inerția este o proprietate fundamentală a materiei. Unii oameni de știință cred că este o reacție a vidului fizic la o schimbare a mișcării în acesta.

    Inerția este un concept științific general inerent multor fenomene naturale, inclusiv procese biologice.

    Scopul acestui articol __ este de a arăta că creșterea cantitativă a organismelor vii este, de asemenea, un proces inerțial.

    Dar înainte de a trece la biologie, să ne uităm la exemple celebre manifestări de inerție în procesele fizice.

    Inerția în procesele fizice

    Inerția în mecanică

    Esența inerției așa cum este aplicată proceselor mecanice este exprimată de prima lege a lui Newton: „Fiecare corp păstrează o stare de repaus sau o mișcare rectilinie uniformă până când și în măsura în care nu este forțat de forțele aplicate să schimbe această stare”.

    Lumea materială din jurul nostru este aranjată în așa fel încât, dacă unui corp complet izolat de alte corpuri i se dă vreun impuls, atunci acest corp se va mișca uniform și în linie dreaptă la nesfârșit și nu este nevoie de forță pentru a menține această mișcare. Și pentru a schimba starea corpului, de exemplu, pentru a-l aduce într-o stare de odihnă, trebuie să aplicați forță.

    Dar în natură nu există corpuri complet izolate de acțiunea altor corpuri. Prin urmare, în realitate, chiar și pentru ca un corp să se miște uniform și rectiliniu, trebuie să i se aplice o forță, necesară pentru a compensa acțiunea altor corpuri asupra lui. De exemplu, o mașină care se mișcă uniform și în linie dreaptă trebuie să învingă rezistența aerului și frecarea anvelope auto despre suprafața drumului pe care se deplasează. Această lucrare este realizată de motorul mașinii.

    Dacă motorul este oprit, atunci numai forța de rezistență la mișcare va acționa asupra mașinii, necompensată de forța de tracțiune. Drept urmare, mașina se va opri, dar nu instantaneu, dar de ceva timp se va mișca în continuare prin inerție. Dacă am putea lua în considerare procesul de oprire cu încetinitorul, ar arăta așa.

    La frânare, viteza vehiculului începe să scadă, forța de rezistență, care depinde direct de viteză, scade. O scădere a forței de rezistență duce la faptul că o scădere suplimentară a vitezei încetinește și, în consecință, creșterea rezistenței la mișcare încetinește, ca urmare, scăderea vitezei are loc mai rapid, ceea ce, la rândul său, duce la o creștere a forței de rezistență. forță de rezistență etc. Aceste vibrații se succed foarte repede, sunt invizibile pentru ochi.

    Fenomene similare apar la orice vehicul în mișcare în timpul frânării acestuia.

    Deci, atunci când forța de tracțiune a unui vehicul în mișcare este oprită, procesul de oprire a acestuia capătă caracterul oscilațiilor amortizate. Un corp în mișcare, așa cum ar fi, rezistă constant la schimbarea mișcării sale. Dar din moment ce amplitudinea acestor fluctuații este în continuă scădere, traficul se va opri în cele din urmă. Cât timp vor dura aceste oscilații amortizate depinde, pe lângă viteză, de măsura inerției corpului în mișcare, adică. din masa sa.

    Un alt exemplu de manifestare a inerției în mecanică este problema căderii unei mingi într-un fluid vâscos sub acțiunea gravitației. Aici, viteza de cădere a mingii își atinge valoarea constantă, constantă, nu instantaneu, ci și ca urmare a unui proces oscilator de schimbare a vitezei.

    La început, viteza bilei în cădere crește, ca urmare, crește și forța de frecare îndreptată împotriva mișcării, drept urmare o creștere suplimentară a vitezei încetinește, încetinește și crește rezistența la mișcare, căderea accelerează , etc. Deoarece amplitudinea acestor modificări este în scădere tot timpul, procesul se încheie cu stabilirea unei viteze constante de cădere, în funcție de relația dintre forța gravitațională și coeficientul de frecare.

    Inerția în circuitele electrice

    Un exemplu tipic de manifestare a inerției în circuitele electrice este stabilirea unui curent electric într-un circuit cu o forță electromotoare constantă. Eși inductanță L, precum și scăderea curentului la deschiderea acestui circuit (Fig. 1).

    În absența inductanței, curentul din circuit este stabilit instantaneu atunci când cheia este închisă La, deoarece viteza de propagare a câmpului electric este foarte mare, 300.000 km/s. Dar dacă există inductanță în circuit, timpul de stabilire a curentului în circuit este întârziat cu atât mai mult, cu atât inductanța este mai mare. Deci, de exemplu, o lampă incandescentă se aprinde în același timp în care comutatorul este pornit, iar o lampă fluorescentă __ cu o încetinire vizibilă pentru ochi deoarece există un inductor (choke) în circuitul său.

    Când circuitul este închis, curentul începe să crească, în jurul conductorului care poartă curent apare un câmp magnetic alternativ. Conform legii lui Faraday, cu orice modificare a fluxului magnetic cuplat la circuit, în acesta ia naștere o forță electromotoare. Când această forță electromotoare este excitată într-un circuit ca urmare a unei modificări a curentului în același circuit, se numește forță electromotoare a autoinducției, iar curentul creat de aceasta se numește curent de inducție. Direcția acestui curent este determinată de regula Lenz, conform căreia curentul inductiv are o astfel de direcție încât creează flux magnetic contracarează modificările care au provocat apariția forței electromotoare de autoinducție; acestea. dacă curentul din circuit crește, atunci curentul de inducție inhibă creșterea acestuia, dar dacă curentul din circuit scade, atunci curentul de inducție inhibă scăderea acestuia. Ca urmare, curentul din circuit va fi stabilit în conformitate cu legea lui Ohm, dar acest lucru se va întâmpla după ce fluctuațiile în variațiile puterii curentului se vor opri.

    Un fenomen similar apare atunci când un circuit care conține o inductanță este deschis. De îndată ce puterea curentului din circuit începe să scadă, va apărea fem. autoinducția, care încetinește această scădere; încetinirea scăderii puterii curentului va provoca instantaneu o contracarare la această încetinire, adică. puterea curentului va scădea mai repede, apoi din nou mai lent etc.

    Amplitudinea acestor oscilații scade și curentul din circuit dispare, dar la fel ca și în cazul stabilirii puterii curentului, acest lucru se va întâmpla după un timp.

    Astfel, stabilirea curentului într-un circuit cu inductanță atunci când este pornit, precum și dispariția curentului în același circuit atunci când este oprit, este un proces oscilator cu o amplitudine amortizată. Trebuie subliniat că cauza inhibitoare nu acționează asupra valorii care se stabilește în sine, ci asupra schimbării acesteia, contracarând tot timpul această schimbare.

    Deci, prezența inductanței într-un circuit electric duce la faptul că circuitul capătă inerție electrică, care se exprimă prin faptul că orice modificare a curentului este inhibată, în plus, cu cât este mai puternică, cu atât inductanța circuitului este mai mare.

    Inerția în biologie

    Acad. I. I. Shmalgauzen, studiind creșterea cantitativă a organismelor vii, a ajuns la concluzia că procesul de creștere are un caracter oscilator, adică. o creștere a ratei de creștere este urmată de o încetinire și invers. „Fluctuațiile în intensitatea creșterii sunt de natura oscilațiilor amortizate”.

    „În general, creșterea se manifestă ca un proces care curge ritmic. Fiecare inhibare a creșterii este întreruptă de o nouă creștere a creșterii, pentru a fi întreruptă din nou de o nouă perioadă de depresie” (I. I. Shmalgauzen).

    O astfel de alternanță a perioadelor de creștere și scădere este caracteristică proceselor inerțiale. Astfel, în ciuda faptului că Acad. Schmalhausen nu a folosit conceptul de inerție în lucrările sale, chiar l-a abordat. Există o analogie între procesul de creștere a unui organism viu cu procesul de stabilire a unui curent într-un circuit electric cu inductanță pe care tocmai l-am luat în considerare. Vom caracteriza intensitatea creșterii nu prin creșterea absolută a masei organismului, ci prin numărul de dubleri. masa initiala. Graficul modificării curentului într-un circuit cu inductanța în funcție de timp și graficul modificării numărului de duble ale masei unui organism viu în funcție de timp au aceeași formă. Analogia dintre aceste două procese dă motive să vorbim, așa cum este acum obișnuit, despre modelul electric al creșterii organismelor vii. Ambele procese sunt inerțiale, dar numai stabilirea unui curent într-un circuit cu inductanță se termină în câteva secunde sau chiar fracțiuni de secundă, în timp ce un organism viu își atinge dimensiunea limită, în funcție de tipul de organism, în câteva zile. , luni, ani, decenii. Prin urmare, putem spune că un organism viu are o inerție foarte mare. Pentru a arăta că ambele procese luate în considerare sunt similare, rezumăm datele despre aceste procese în tabelele 1 și 2.

    tabelul 1

    Creșterea curentului într-un circuit cu o fem constantă. și inductanța în funcție de timp

    Formule


    , Unde


    Programa



    Funcții derivate





    etc.

    masa 2
    Numărul de duble ale masei inițiale în funcție de vârsta unui organism viu
    Formule



    Programa

    Funcții derivate





    etc.

    Explicație pentru tabelele 1 și 2

    _ cunoscută din cursul fizicii, formula pentru creșterea curentului într-un circuit format dintr-o f.e.m. constantă, rezistență activă și inductanță în funcție de timp.

    Masa oricărui organism viu se formează doar prin dublarea masei inițiale. Prin urmare, putem scrie:

    , Unde n _ numărul de duble ale masei inițiale M o ,

    M t _ masa la timp t.

    Un alt fel de formulă pentru cantitate n obtinut de mine pe baza unei analize a datelor experimentale preluate din literatura de specialitate.

    .

    Derivarea formulei este cuprinsă în articolul meu „Modele de creștere a obiectelor biologice”, publicat în jurnal electronic„Morfologie matematică” pentru 2004 [ http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM ].

    Transformând această formulă, obținem

    =
    .

    Pentru formule eu = f (t) și n = f (t) sunt construite grafice și sunt luate derivate ale acestor funcții.

    Comparând conținutul coloanelor din stânga și din dreapta din tabelul de mai sus, vedem că, în ciuda faptului că expresiile analitice ale acestor două dependențe sunt diferite, ele sunt construite constructiv după același principiu, și anume, valoarea cantității la orice timp t egală cu valoarea limită a acestei cantități ( pentru curent și pentru un organism viu), înmulțit cu fracția care este valoarea acestei cantități la momentul respectiv t din valoarea sa limită (exprimarea între paranteze) . Timpul de stabilire a curentului în circuit este determinat de valoare , care se numește constanta de timp a circuitului. Prin analogie, vârsta la care un organism viu atinge dimensiunea maximă este determinată de raport . Cu cât această valoare este mai mare, cu atât acest proces va merge mai lent.

    Din tabelul de mai sus, vedem că cele două procese pe care le luăm în considerare (creșterea curentului în circuitul cu inductanță și creșterea organismelor vii), în ciuda naturii și a scalelor de timp diferite, se desfășoară matematic în același mod. Acest lucru este evidențiat de similitudinea graficelor lor și de același comportament al derivatelor funcțiilor care exprimă aceste procese.

    Pe baza acestei analogii, putem împrumuta câteva idei din domeniul electricității și le putem folosi pentru a studia creșterea organismelor vii.

    Putem trage următoarea analogie (Tabelul 3).

    Tabelul 3


    Circuit electric

    cu inductanță (Fig. 1)

    Creșterea unui organism viu

    Actual eu
    Numărul de duble ale masei inițiale n

    Valoarea curentului constant



    Limită numărul de dubleri

    masa initiala

    Rezistență activă

    circuit electric R
    Factorul de întârziere a creșterii k

    Inductanța circuitului electric L

    Perioada inițială de dublare a masei

    Motivul pentru rezistența activă la trecerea curentului electric, așa cum se știe, este că electronii liberi în timpul mișcării experimentează numeroase ciocniri cu particule de materie.

    Motivul încetinirii creșterii organismelor vii este că fiecare celulă a corpului are un efect inhibitor asupra creșterii celulelor din imediata sa vecinătate.

    Stabilirea unui curent într-un circuit este propagarea unui câmp electric. În absența inductanței, apare aproape instantaneu. Prezența inductanței încetinește acest proces.

    Conform teoriei lui A. G. Gurvich, fiecărei celule vii este asociată o stare specială a materiei, pe care el a numit-o câmp biologic. Dacă acceptăm această teorie, atunci creșterea unui organism viu este răspândirea câmpului biologic, acesta crește odată cu masa. Prezența unei valori mai mari, un timp mai lung este într-o stare de creștere și, prin urmare, ea durata maxima viața este mai lungă, deoarece, de regulă, se corelează cu perioada de maturizare a organismului. Cu alte cuvinte, un organism care crește mult, trăiește mult.

    Să ne permitem acum să speculăm pe acest subiect. Dacă am ști unde într-o celulă vie sau într-un organism viu există o formațiune corespunzătoare valorii A o și ar fi capabil să o regleze, apoi, făcând acest lucru, am putea schimba durata de viață a organismului. Dacă scopul nostru este să avem un organism care să atingă dimensiunea maximă în cel mai scurt timp posibil, atunci A o ar trebui să fie minimă. Și dacă vrem să avem un organism cu viață lungă, atunci A o ar trebui să fie maximă.

    În acest sens, merită menționată lucrarea inginerului electric B. B. Kazhinsky „Biological Radio Communication”, în care a sugerat că în preparatele izolate ale sistemului nervos al animalelor există elemente care sunt similare ca structură și scop cu dispozitivele electrice cunoscute.

    Dar în această chestiune, nicio matematică, nicio modelare nu ne va ajuta. Sunt necesare experimente bine gândite, combinate cu abordarea teoretică potrivită.

    Deci, rezumând tot ceea ce s-a spus, ajungem la concluzia că creșterea unui organism viu este un proces inerțial. Să lămurim că prin creștere înțelegem o creștere a masei unui organism viu. Creșterea se termină atunci când corpul atinge dimensiunea maximă. În ceea ce privește modificările calitative din organism, acestea sunt unite prin termenul - dezvoltare.

    pentru că procesele biologice sunt foarte lente în comparație cu cele fizice, este clar că procesul de creștere este caracterizat de o mare inerție.

    După cum am observat deja, în cazul proceselor inerțiale, orice modificare a stării unui obiect sau a unui sistem este întârziată și cu cât este mai puternică, cu atât inerția sa este mai mare. Un astfel de proces este creșterea organismelor vii. Masa în creștere a organismului inhibă creșterea ulterioară a acestuia, iar această inhibare are loc prin alternarea creșterilor și coborâșurilor în intensitatea sa. Acest lucru poate fi văzut prin analiza datelor experimentale privind creșterea oricărui organism.

    Pe de altă parte, un organism viu răspunde la orice scădere a masei sale prin accelerarea biosintezei. Acest lucru este confirmat de procesele de regenerare. În organismele unicelulare, îndepărtarea unei părți a masei duce la refacerea completă a acesteia. În organismele multicelulare, această recuperare are loc numai într-o anumită zonă din jurul suprafeței rănii.

    Inerția se manifestă nu numai la nivelul de creștere a organismelor individuale. Procesele de creștere (creștere în număr) a populațiilor sunt și ele inerțiale. Acest lucru se exprimă prin faptul că orice populație se opune schimbării dimensiunii sale. Acest lucru este confirmat de o creștere a nașterilor în populațiile de animale atunci când acestea sunt exterminate și o scădere a natalității cu creșterea densității acestora.

    Populația umană nu face excepție în acest sens. Acest lucru este evidențiat de exploziile populației __ o creștere bruscă a nașterilor după evenimentele însoțite de deces un numar mare oameni (ca urmare a războaielor, revoluțiilor, contrarevoluțiilor, dezastrelor naturale). Aparent, astfel de procese sunt reglementate la nivelul domeniilor nestudiate încă de știință.

    Literatură


    1. Shmalgauzen I. I. Creștere și diferențiere, vol. 1. __ Kiev: Naukova Dumka, 1984. __ 176 p.

    2. Shmalgauzen I. I. Creștere și diferențiere, vol. 2. __ Kiev: Naukova Dumka, 1984. __ 168 p.

    Creșterea organismelor vii - proces inerțial

    Sedova G.P.

    Se arată că creșterea cantitativă a organismelor vii este același proces inerțial care este locomoția mecanică a unui câmp oblic și o acumulare de curent într-un lanț cu inductanță. Pe baza analogiei indicate este oferit analogul electric al creșterii organismelor vii.

    Morfologie matematică.

    Jurnal electronic de matematică și medico-biologică.

    Volumul 12. Problema. 4. 2013.


    UDC 51-78+534-6+534.292:784:159.946.3
    Fundamentarea fizică și matematică a vibratoului în arta vocală
    2013 Tukembaev Ch. A.
    Au fost studiate vibrato în tehnica vocală și acțiunea acestuia la frecvențe de 4-8 Hz. Bazat pe teoria solitonilor și acusticii, efectul vibrato a primit o explicație științifică. Pagini - 6, figuri - 2, tabele - 3, bibliografie - 4 titluri.

    Cuvinte cheie: vibrato.
    Poezia este filozofia oamenilor

    în cuvinte și muzică. Ea se trezește

    creativitate, creație.
    Condiționalitatea psihologică a naturii rezonante a vibrato a fost găsită prin experiență și se bazează pe sensibilitatea auzului la percepția modulațiilor amplitudine-frecvență în zona 4-8 Hz, care corespunde frecvenței de modulație a vibrato a cântărețului de 5-8. Hz. În afara zonei, percepția se deteriorează. Vibrato dă „zbor” vocii – vocea unui cântăreț de operă zboară deasupra orchestrei, „taie orchestra”, așa cum spun dirijorii, ceea ce nu este cazul unui cântăreț pop. Din punct de vedere al fizicii, lungimile de undă mai mari sunt pe primul loc, așa că basul este de preferat. Cu toate acestea, o astfel de fizică este contrară practicii. Vocile femeilor au și vibrato. Un exemplu în acest sens este soprana T. Milashkina (6,38 Hz), soprana de culoare Adelina Patti, mezzosoprana Nadezhda Obukhova etc. Puterea cântării, puterea decibelilor, nu joacă niciun rol, deoarece efectul se bazează pe sensibilitatea selectivă a urechii la frecvența vibrato.

    „Zborul” vocii se explică prin raportul dintre formantul de cânt scăzut (LPF) și formantul de cânt înalt (HPF). Zonele NPF și, respectiv, VPF ale basului sunt 300-700 și 1600-2600 Hz, bariton - 380-700 și 2000-2700 Hz, tenor - 500-900 și 2100-2800 Hz. Nivelul HMF pentru maeștri vocali este mai mare de 42%, pentru neprofesioniști și cântăreți pop - în intervalul de la 8 la 15% și caracterizează sonoritatea vocii. Prezența HMF indică doar posibilitatea prezenței vibratoului, dar nu explică esența sa fizică, precum și metodele de inginerie radio. În limbajul matematicii, aceasta se numește o soluție specială la problema generală a vibrato și, prin urmare, vibrato rămâne un fenomen.

    Scopul studiului– fundamentarea fizică și matematică a efectului vibrato.

    Pentru a atinge acest scop, vom introduce două octave: una cu un interval de la 4 la 8 Hz va fi numită vibrato-octavă; altul cu un interval de la 8 la 16 Hz - octava tremolo. Octava tremolo este adiacentă subcontroctavei (16-32 Hz). Pe noile octave, vom construi o scară folosind legile simetriei, secțiunea de aur, deoarece aceste legi stau la baza simetriei octavei. Calculul frecvențelor corespunzătoare notelor octavelor tremolo și vibrato se reduce la transferul notelor subcontroctavei la octava tremolo prin împărțirea cu 2, iar la octavei vibrato prin împărțirea cu 4. Notația științifică a fost atribuită. la frecvențe (Tabelul 1). În Tabelul 2 rezumăm calculele pentru notele cu accidente.


    Tabelul 1. Frecvențele notelor principale (Hz)

    Octavă

    C-la

    D-re

    E - mi

    F - fa

    G-sare

    A - la

    H-si

    sub-

    CO=16,352

    D0=18,354

    E0=20,602

    F0=21,827

    G0=24.500

    A0=27.500

    H0=30,868

    Tremolo

    C-1=8,176

    D-1=9,177

    E-1=10,301

    F-1=10,913

    G-1=12,250

    A-1=13,750

    H-1 = 15,434

    vibrato

    C-2=4,088

    D-2=4,588

    E-2=5,151

    F-2=5,457

    G-2=6,125

    A-2=6,875

    H-2=7,717

    Tabelul 2. Frecvențele notelor cu accidentale (Hz)

    Tenorul Enrico Caruso a operat vibrato în intervalul 7,25-7,75 Hz, adică. de la o frecvență de 7,284 Hz - "cb" la o frecvență de 7,717 Hz - "si" pe octava vibrato. S-a schimbat tonul între 1/3 - 2/3 ton. Aceasta înseamnă că Caruso a vibrat cu vocea între „cb” și „c”, deviind de la frecvența medie de 7,5 ± 0,25 Hz, îmbogățind nuanțele vocii. La 22 de grade Celsius viteza sunetului este V=344,4 m/s. Împărțiți V la lungime sală de concerte 46 m și obțineți frecvența f=7,487 Hz în intervalul vibrato-ului lui Caruso. Vibrato de 6,38 Hz al lui Milashkina este situat între notele „G” și „G#”, mai aproape de marginea dreaptă a segmentului. Lungimea canalului vibrato al lui Milashkina L=V/f=53,98 m.

    Studierea efectului vibrato

    Să folosim datele pentru baritonul Dm. Hvorostovsky (roma de dragoste a lui Ceaikovski „Reconcilierea”). În regiunea NPF, nota „fa#” a primei octave corespunde frecvenței fundamentale a tonului de 370 Hz. Mai departe, vârful NPF al cântăreței cade pe nota „fa #” a celei de-a doua octave. Există trei vârfuri pe octava a 4-a lângă „fa#” în regiunea VPF – 2960 Hz. Primul vârf este deplasat la „re#”, al doilea vârf este situat între „fa” și „fa#”. Al treilea vârf este eliminat la nota „G” (3136 Hz) dincolo de VMF-ul tenorului și face baritonul sonor.

    Cântăreața a repetat nota „fa #” pe 1, 2 și 4 octave, adică. la frecvenţa fundamentală şi tonurile ei. Acest lucru caracterizează cântatul pur, timbrul frumos. Deoarece notele se succed fără pauze, secvența este continuă, de aceea provoacă apropierea Doppler a cântărețului de ascultător, pe măsură ce frecvența notei „fa #” crește, trecând la a doua și a patra octavă. O astfel de percepție auditivă a cântării provoacă contact spiritual între cântăreț și public. Cum a „înșirat” cântărețul nota „fa#” și tonurile ei pe vibrato și le-a împușcat într-o explozie în sală, deasupra orchestrei?

    În efectul vibrato, cântărețul exprimă spațiul de frecvență din jurul notei cu mici abateri în apropierea unei note date, fără a trece la următoarea notă a scalei. Exprimă spațiul de frecvență dintre note, transformă un spectru de frecvență discret într-un spectru continuu. Figurat vorbind, orchestra tipărește note, iar cântărețul le scrie continuu cu mâna, umplând spațiul dintre note. Instrumentele muzicale nu sunt capabile să scrie acele note care sunt supuse maeștrilor artei vocale.

    Vibrato de 6 Hz al cântărețului este situat între notele „fa#” și „salt” (Tabelul 1). În stânga este „fa#” cu f=5,781 Hz (Tabelul 2). Diferența dintre notele „F#” și „G” atunci când sunt comprimate de un vibrato-octavă este de 0,344 Hz, ceea ce corespunde cu ½ ton. Împărțiți viteza sunetului V la f=5,781 și găsiți că cântărețul la distanța L=59,57 m (Fig. 1) cu notele „fa#” de octave diferite „lovind” „zece” pe o calitate de 10 puncte. scară. La o distanță mai mare de 59,57 m, sunetul notei „fa#” se risipește în 9, 8 etc. Efectul vibrato este pătat.

    Deoarece urechea este sensibilă la modulațiile de amplitudine-frecvență în zona de 4-8 Hz, cântărețul, atunci când cântă o anumită notă, de exemplu, „fa #”, la frecvența tonului fundamental, NPF și VPF, dă vocea morților. spațiu între notele „fa #” și „sare”. Orchestra nu este capabilă să pătrundă în acest spațiu, de aceea este rezerva de neatins a cântăreței. Dacă cântărețul, cu ocazia orchestrei, cântă exact la notă, atunci după nota „fa #” trebuie să ia, de exemplu, nota „sare”. Astfel, cântăreața va sări prin spațiul mort cu jumătate de ton spre dreapta. Cântăreața umple însă spațiul mort cu nuanțe ale vocii, unde orchestra tace pentru că instrumentele cântă discret note la frecvențe fixe, lăsând spațiul dintre astfel de frecvențe gol.

    Cântăreața construiește un canal de vibrato prin vocea spațiului mort dintre note. În spațiul mort al NPF și VPF, i.e. frecvența purtătoare, modulată de un semnal de joasă frecvență de 5-8 Hz (Fig. 1). Frecvența tonului fundamental și tonul său general formează semnalul purtător în vocea cântărețului. Cu ajutorul vibrato, cântăreața schimbă tonul cu nuanțele vocii, astfel că semnalul purtător este modulat de un semnal vibrato de joasă frecvență de 5-8 Hz. S-a obținut un soliton de grup. Acum luați în considerare vocea spațiului mort dintre notele „F #” și „G” folosind efectul vibrato.

    Pe octava vibrato, spațiul mort este situat între notele „F#” și „G”. Chenarul său din stânga începe în dreapta notei „fa#”, cu o frecvență puțin mai mare de 5,781 Hz. Zona moartă se termină la 6 Hz, iar de la ea la nota G există un decalaj de 0,125 Hz. Prin urmare, cântăreața are 6,0–5,781=0,219 Hz în rezervă. Avand in vedere ca frecventa de 6 Hz este limita, gasim lungimea canalului vibrato L=344,4 / 6 = 57,4 m.

    Efect vibrato în sunetul spațiului din jurul notei

    Conform datelor pentru vibrato de 6 Hz, frecvența se modifică de-a lungul înălțimii. Cu toate acestea, analiza a constatat că există două triplete pe 1 secundă (Fig. 2). Cântăreața emite al doilea triplet, ridicându-și ușor înălțimea deasupra primului triplet. Să rupem în jumătate de segment egal cu 1 secundă, astfel încât în ​​fiecare parte să cadă un triplet. Urmând nota „fa#”, să introducem note intermediare în spațiul mort: „fa#1”, „fa#2”, „fa#3”, „fa#4”, „fa#5”, „fa# 6". După „fa # 6” cântărețul îngheață, timp de 0,125 secunde (umbrite în Fig. 2).

    Orez. 1. Modularea NPF și VPF cu ajutorul efectului vibrato.

    1 – zona NPF, 2 - WPF, 3 – zona de dispersie a sunetului,

    L este lungimea canalului vibrato, V este viteza sunetului.

    Modulație la frecvența vibrato f=5-8 Hz,
    Notele intermediare le sună cântărețul, schimbând intonația vocii la trecerea de la o notă la alta, astfel încât fiecare notă ulterioară să sune cu o nouă nuanță, aproape de nota „sol”. Mai mult, el pronunță note intermediare pe prima octavă și tonurile ei, fără să se gândească la octava vibrato. După cum se vede din tabel. 3, diferența de frecvență dintre notele intermediare este cea mai mare la octava a 4-a. Prin urmare, voci din nivel inalt VPF transmite mai bine intonația care corespunde sensului poetic.

    Orez. 2. În stânga este semnalul ideal, care este cu 0,125 s mai lung

    semnal real (dreapta) de D. Hvorostovsky pentru vocala „A” la o frecvență de 370 Hz. În schimb, se aplică o linie de plic și tripleți.
    Valorile numerice ale notelor intermediare sunt date în tabelul 3. Cântăreața, trecând la nota „fa # 1”, o luminează până la 371 Hz, schimbând intonația. Mai mult clarifică nota „fa # 2” prin creșterea frecvenței până la 374 Hz. Apoi, luminează nota „fa#3” și, după ce a ajuns la 377 Hz, termină primul triplet: „fa#1”, „fa#2”, „fa#3” în 0,5 sec. Pe vibrato-octavă, notele „fa#1”, „fa#2”, „fa#3” corespund frecvențelor și intervalului lor - L al canalului vibrato. Frecvențele notelor intermediare pe 1-4 octave sunt calculate cu o creștere uniformă a frecvenței. În acest caz, tripletele nu se pot distinge, așa că cântăreața începe nota „F # 4” a celor de-a doua triplete la o frecvență de 376 Hz. Al doilea triplet este mai abrupt decât primul triplet, așa că cântărețul emite nota „fa # 5” la o frecvență de 380 Hz. În plus, el crește frecvența la 384 Hz și pe nota „fa # 6” al doilea triplet. se încheie cu o pauză egală cu 0,125 sec.

    Tabelul 3. Notați frecvențele în intervalul dintre F# și G


    Octavă

    F#

    fa#1

    fa#2

    fa#3

    fa#4

    fa#5

    fa#6

    sare

    Primul

    370

    371

    374

    377

    378

    381

    384

    392

    Al doilea

    740

    742

    748

    754

    756

    762

    768

    784

    Al treilea

    1480

    1484

    1496

    1508

    1512

    1524

    1536

    1568

    Al patrulea

    2960

    2968

    2992

    3016

    3024

    3048

    3072

    3136

    Orchestră

    370

    Pe aceste note, orchestra tace, doar nota F # poate suna

    392

    Cântăreață (trioli)

    370

    371

    374

    377

    376

    380

    384

    392

    vibrato
    5.781
    5.797
    5.844
    5.891
    5.906
    5.953
    6.000
    6.125

    Potrivit notei „fa # 6”, cel mai bun loc pentru spectator, care se află la 57,40 m distanță de cântăreț. Privitorul care stă în spatele lui va auzi nota „fa # 6”, deși notele „fa # 1”, „fa#2”, „fa#3”, „fa#4”, „fa#5” au zburat către el cu o calitate de 10 puncte. Deoarece nota „si” -7,717 Hz are cea mai mare frecvență din scară, toate notele scalei sunt audibile cu o calitate de 10 puncte dacă privitorul este situat la cel mult 44,62 m de cântăreț.

    concluzii. La instrumentele muzicale, notele sunt acordate la frecvențe fixe la care sună orchestra. Cântărețul umple spațiul dintre frecvențele fixe cu frecvențe noi cu vocea sa. Noile frecvențe apar prin mici modificări de tonalitate în cadrul unui semiton, deoarece frecvențele fixe sunt la jumătate de ton una de cealaltă, cu excepția a două perechi: 1) „mi” și „fa”; 2) „si” și „to”. Cântăreața generează noi frecvențe cu ajutorul vibrato-ului, care străpunge orchestra, „taie orchestra”. Ele scapă deoarece vocea cântăreței este un instrument muzical natural, capabil să coloreze note în astfel de nuanțe încât niciun instrument muzical nu le poate produce.

    Din punct de vedere al fizicii, în efectul vibrato, un semnal de înaltă frecvență (ATF și VPF) este modulat de un semnal de joasă frecvență de 5-8 Hz, care este reprezentat de un soliton de grup. În procesul de fundamentare a efectului de vibrato, sistemul de octave a fost completat cu noi octave: vibrato-octavă în intervalul 4-8 Hz și tremolo-octave - 8-16 Hz.

    Dori. Este necesar să mutați numerele din notația științifică cu +4. După notele subcontroctavei în loc de zero obținem 0+4=4, pentru notele primei octave 4+4 vor da 8. De exemplu, notele subcontroctavei vor apărea ca C4, D4, prima octava - C8, D8. În acest caz, notele octavei vibrato vor fi urmate de cifra 2, iar notele octavei tremolo vor fi urmate de cifra 3. Nota „G” de pe octava vibrato va fi desemnată G2, nota „ A" - A2 etc., iar pe octava mare aceste note sunt re-notate astfel: G7, A7. În noul caz, numerele de notație științifică provin dintr-o serie de numere naturale: 0, 1, 2, 3, ..., dar întrucât numerele sunt exponent, atunci prin ridicarea lui 2 la puterea corespunzătoare, obținem valoarea numerică a începutului de octave corespunzătoare frecvenţei.

    Literatură

    1. Morozov V.P. Arta cântului rezonant. Fundamentele teoriei și tehnologiei rezonanței. - M .: Editura Conservatorului de Stat din Moscova im. P. I. Ceaikovski, 2002.– 496 pagini.

    2. Brevet nr. 2204170 RF, IPC G09B15/00. Metoda de evaluare complexă a talentului vocal / Morozov V.P.; Morozov Vladimir Petrovici Publicat 10 mai 2003

    3. Bakaev A.V. Studiul vorbirii vocale ca proces aleator non-staționar și elaborarea criteriilor de evaluare obiectivă a vocii cântătoare: autor. dis. … Ph.D. tehnologie. Științe. - Taganrog, 2009. - 19 p.

    4. Dodd R., Eilbek J., Gibbon J., Morris H. Solitons and nonlinear wave ecuations. - M.: Mir, 1988. - 696 p.

    Justificare fizico-matematică vibrato

    în arta vocală
    Tukembaev Ch.
    În arta vocalului trebuie să investigăm vibrato și efectul acestuia asupra frecvențelor de 4-8 Hz. Studiul se bazează pe teoria solitonilor și teoria acusticii. Vibrato ca fenomen a primit o explicație științifică. Pagini - 6, figuri - 2, tabele - 3, bibliografie - 4 referințe.

    Cuvinte cheie: vibrato.

    Bishkek. Kârgâzstan.