Електромагнітне поле і життя
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Вивчення біологічної дії ультрафіолетового, світлового та інфрачервоного випромінювань Сонця почалося задовго до того, як стала відомою їх електромагнітна природа. Спочатку вивчали зовнішні реакції організмів на зміни цих факторів. Пізніше були відкриті явища фотосинтезу у рослин, фотохімічні реакції у людини і тварин, поглинання і випущення інфрачервоних променів. Поряд з цим було виявлено участь випромінювання світлового та ультрафіолетового діапазонів у біологічних процесах, що протікають в живих тканинах. Штучні джерела цих випромінювань стали застосовуватися в медицині для лікувальних цілей. А в сільському господарстві – для стимуляції розвитку рослин і тварин. Всі ці питання об’єднуються тепер в спеціальній області біології — фотобіології.
Пізніше було відкрито біологічну дію рентгенівських і гамма-променів. Гамма – і рентгенівське випромінювання також знайшли широке застосування в медицині для цілей діагностики і терапії, а в сільському господарстві — для радіаційної селекції. Так сформувалася інша галузь біології — радіобіологія.
Фотобіологія і радіобіологія вивчають дію на організми досить вузької смуги спектру електромагнітних коливань — смуги, яка лежить в діапазоні частот від 3 * 10 в 21 ступені до 3 * 10 у 12 ступені герц. А як впливає на життєдіяльність організмів решта ділянки спектра — електромагнітні коливання з меншою частотою? Ця ділянка включає в себе радіохвилі і низькочастотні хвилі.
Надалі поле, створюване коливаннями в цьому спектрі частот, ми будемо називати електромагнітним полем. Звичайно, це — умовне виділення, бо випромінювання з більшою частотою також створюють електромагнітне поле. Але така умовність знадобиться нам для зручності подальшого викладу,
У природі існують джерела випромінювання на всіх частотах виділеного нами інтервалу. Сонце випромінює радіохвилі від сантиметрових до метрових. При атмосферних розрядах виникають більш довгі радіохвилі і низькочастотні хвилі. Сама низькочастотна ділянка надана повільно мінливим магнітним і електричним полям Землі.
Можна було б очікувати, що всі ці природні електромагнітні поля повинні справляти той чи інший вплив на живі організми. На користь такого припущення свідчило існування електричних явищ в живих організмах, відкритих ще в кінці XVIII століття Луїджі Гальвіні. Подальші дослідження у цьому напрямку показали, що будь-який фізіологічний процес, так чи інакше, пов’язаний з виникненням низькочастотних електричних імпульсів — біопотенціалів — і з поширенням електричних струмів, біострумів. З іншого боку, штучний електричний вплив на живі організми викликає безпосередні реакції, які виникають внаслідок електричного подразнення нервових тканин та інших збудливих структур. Вивчення подібних явищ стало предметом ще однієї галузі біології — електробіології (електрофізіології).
Однак спроби виявити яку-небудь біологічну дію природних електромагнітних полів довгий час ні до чого не приводили.Жива природа в процесі еволюції немов би «ігнорувала» слабкі природні поля. Біологи прийшли до переконання, що живі організми байдужі до дії цих полів, і тому обмежили свої дослідження вивченням біологічної дії штучних електромагнітних полів, створюваних з допомогою промислових і радіотехнічних генераторів.
Але і на цьому шляху вчених чекали розчарування. Виявилося, що подразнення збудливих структур можна досягти тільки низькочастотними електромагнітними полями. Що ж стосується радіохвиль діапазону, то вони викликали тільки тепловий ефект — нагрівання опромінюваних тканин. Нагрівання тим більш глибоке, чим довша була хвиля. Фізики знайшли, що цей ефект виникає в тканинах з тих же причин, що і в подібних їм сольових розчинах, а саме завдяки коливанням іонів та електрично полярних молекул. Таким чином, дія інтенсивних радіохвиль на живі організми, здавалося б, зводилася лише до того, що в живих тканинах електромагнітна енергія перетворювалася в теплову.
Праці біологів все ж не пропали даром. Безпосередній нагрів тканин виявився корисним для практичних цілей медицини, і незабаром ультракороткі, а потім і сантиметрові хвилі знайшли широке застосування у фізіотерапії.
Але знайшлися ентузіасти, які вважали за необхідне продовжувати пошуки можливої нетеплової біологічної дії радіохвиль, яку умовно називали специфічною. До такого рішення їх приводили деякі результати медичної практики. У ряді випадків терапевтичну дію радіохвиль не можна було повністю пояснити тільки тепловим ефектом. Але припущення про те, що тут має місце саме специфічна дія теж залишалося недоведеним. Потрібні були нові дослідження, нові експерименти.
Далі буде.
Автор: А. Пресман.