Электромагнитное поле и жизнь
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Изучение биологического действия ультрафиолетового, светового и инфракрасного излучений Солнца началось задолго до того, как стала известной их электромагнитная природа. Сначала изучали внешние реакции организмов на изменения этих факторов. Позднее были открыты явления фотосинтеза у растений, фотохимические реакции у человека и животных, поглощение и испускание инфракрасных лучей. Наряду с этим было обнаружено участие излучения светового и ультрафиолетового диапазонов в биологических процессах, протекающих в живых тканях. Искусственные источники этих излучений стали применяться в медицине для лечебных целей. А в сельском хозяйстве — для стимуляции развития растений и животных. Все эти вопросы объединяются теперь в специальной области биологии — фотобиологии.
Позднее было открыто биологическое действие рентгеновых и гамма-лучей. Гамма- и рентгеновское излучения также нашли широкое применение в медицине для целей диагностики и терапии, а в сельском хозяйстве — для радиационной селекции. Так сформировалась другая область биологии — радиобиология.
Фотобиология и радиобиология изучают действие на организмы достаточно узкой полосы спектра электромагнитных колебаний — полосы, которая лежит в диапазоне частот от 3 * 10 в 21 степени до 3 * 10 в 12 степени герц. А как влияет на жизнедеятельность организмов остальной участок спектра — электромагнитные колебания с меньшей частотой? Этот участок включает в себя радиоволны и низкочастотные волны.
В дальнейшем поле, создаваемое колебаниями в этом спектре частот, мы будем называть электромагнитным полем. Конечно, это — условное выделение, ибо излучения с большей частотой также создают электромагнитное поле. Но такая условность понадобится нам для удобства дальнейшего изложения,
В природе существуют источники излучения на всех частотах выделенного нами интервала. Солнце излучает радиоволны — от сантиметровых до метровых. При атмосферных разрядах возникают более длинные радиоволны и низкочастотные волны. Самый низкочастотный участок предоставлен медленно изменяющимися магнитным и электрическим полями Земли.
Можно было бы ожидать, что все эти природные электромагнитные поля должны оказывать то или иное влияние на живые организмы. В пользу такого предположения свидетельствовало существование электрических явлений в живых организмах, открытых еще в конце XVIII века Луиджи Гальвини. Дальнейшие исследования в этом направлении показали, что любой физиологический процесс, так или иначе, связан с возникновением низкочастотных электрических импульсов — биопотенциалов — и с распространением электрических токов, биотоков. С другой стороны, искусственное электрическое воздействие на живые организмы вызывает непосредственные реакции, которые возникают вследствие электрического раздражения нервных тканей и других возбудимых структур. Изучение подобных явлений стало предметом еще одной области биологии — электробиологии (электрофизиологии).
Однако попытки обнаружить какое-либо биологическое действие природных электромагнитных полей долгое время ни к чему не приводили. Живая природа в процессе эволюции словно бы «игнорировала» слабые природные поля. Биологи пришли к убеждению, что живые организмы безразличны к действию этих полей, и потому ограничили свои исследования изучением биологического действия искусственных электромагнитных полей, создаваемых с помощью промышленных и радиотехнических генераторов.
Но и на этом пути ученых ожидали разочарования. Оказалось, что раздражения возбудимых структур можно добиться только низкочастотными электромагнитными полями. Что же касается радиоволн любого диапазона, то они вызывали только тепловой эффект — нагрев облучаемых тканей. Нагрев тем более глубокий, чем длиннее была волна. Физики нашли, что этот эффект возникает в тканях по тем же причинам, что и в подобных им солевых растворах, а именно благодаря колебанием ионов и электрически полярных молекул. Таким образом, действие интенсивных радиоволн на живые организмы, казалось бы, сводилось лишь к тому, что в живых тканях электромагнитная энергия преобразовывалась в тепловую.
Труды биологов все же не пропали даром. Непосредственный нагрев тканей оказался полезным для практических целей медицины, и вскоре ультракороткие, а затем и сантиметровые волны нашли широкое применение в физиотерапии.
Но нашлись энтузиасты, считавшие необходимым продолжать поиски возможного нетеплового биологического действия радиоволн, которое условно называли специфическим. К такому решению их приводили некоторые результаты медицинской практики. В ряде случаев терапевтическое действие радиоволн нельзя было полностью объяснить только тепловым эффектом. Но предположение о том, что здесь имеет место именно специфическое действие тоже оставалось недоказанным. Нужны были новые исследования, новые эксперименты.
Продолжение следует.
Автор: А. Пресман.