ДИСКУССИИ О БЕССМЕРТИИ

Микромир жизни

От чистого Истока в ПРЕКРАСНОЕ ДАЛЁКО,

В ПРЕКРАСНОЕ ДАЛЁКО мы начинаем Путь.

В Мечте (но не в маниловской мечтательности) человек может перенестись условно на тысячу лет вперед. Для достижения этой Мечты созревается Цель реальной ограниченной жизни человека и намечаются совершенно осязаемые действия, которые приведут к Цели, являющейся этапом на пути к коллективной Мечте – постоянному продлению индивидуальной и коллективной жизни (в том числе и поиска гипотетических материальных носителей информации в микромире ушедших из жизни живых существ). А это и есть постоянный путь в бессмертие. Остается совсем «немного» – сконструировать такую захватывающую Программу идей и основанных на них действий, чтобы смысл Проекта бессмертия овладел массами. Вот почему любая разумная мысль, опыт, поступок, статья, книга о возможности бессмертия дают свой вклад в Программу. Надо определить возможные составляющие фундамента Проекта.

Часть I. Путь в микромир

1. Определение «Жизнь»

Главная гипотеза возникновения жизни – абиогенез, то есть развитие живого из неживого.

Коротко вспомним, как к настоящему моменту определены основные признаки живого, число и описание которых постоянно уточняются.

Самовоспроизведение – основано на наличии носителей и самой наследственной информации. Движение. Индивидуальное развитие и рост. Саморегуляция. Энергозависимость. Дискретность. Ритмичность. Раздражимость. Отражение и отображение. Единая структурная организация. Единый химический состав и алгоритмы развития. Обмен веществ внутри организма и с внешней средой. Адаптация к окружающей среде. Эволюция: 1) увеличение сложности индивидуального организма (синтетическая теория эволюции) – простые органические молекулы → сложные органические молекулы → сложные биомолекулы → вирусы → одноклеточные → многоклеточные; 2) историческое развитие популяций, в том числе человеческого общества; стихийный эмпиризм развития этих обоих процессов, в результате чего было невероятно большое число тупиковых ветвей развития.

Коллективизм – усиление выживаемости популяции индивидуумов.

Ограниченность жизни индивидуума во времени и пространстве.

Отсутствие механизма неограниченного продления жизни.

В характеристике эволюции надо добавить разделение понятий «жизнь» и «разумная жизнь», между которыми есть промежуточные эволюционные виды – собаки, лошади, слоны… осьминоги, дельфины, обезьяны, человек. В будущем можно ждать продолжение этой цепочки.

Как видно, определение жизни одним из основоположников марксизма, Ф. Энгельсом, как способа существования белковых тел получило значительное развитие, что Ф. Энгельс наверняка, как диалектический (а не метафизический) материалист, поддержал бы.

Периодически поднимается вопрос о границе понятия жизни по пути в глубь микромира, в частности на молекулярном уровне у белков и ДНК рассматриваются отдельные, перечисленные выше признаки живого, например движение и энергозависимость, но также отмечаются и совпадения признаков живого и неживых объектов.

2. Резервы продления жизни

Короткое отступление от главной темы. Прямо сейчас можно заметно продлить (при этом активную) жизнь индивидуума, не ожидая прихода сверхвысоких технологий.

Общеизвестные подходы. Доброжелательный микроклимат в обществе, в семье, на работе, в школе и т.д. Оптимальное образование для широкого мировоззрения. Сбалансированное питание. Отказ от табака, алкоголя (от сухого закона к сухому вину), переедания и т.д. Сведение к минимуму опасностей при профессиональной работе. Экологическая безопасность. Полнокровный ежедневный досуг и ежегодный отпуск. Понятно, что социализм дает несравненно больше возможностей для этих подходов, чем капитализм.

Не совсем общеизвестный подход. Аэробный физический образ жизни – регулярные длительные бег, велосипед, плавание, лыжи, ходьба, гребля, гантели, аэробика и т.д. Принцип – «медленно», много, регулярно. К «много» надо идти постепенно. Отдельную роль играет закаливание. Уже сейчас есть много фактов продления активной и жизнерадостной жизни людей с аэробным мировоззрением.

Совсем не общеизвестный подход. Психика. Целевая мотивация, появляющаяся у человека с созревшей светлой и гуманной целью жизни, кардинально отодвигает наступление старения и «тормозит» болезни (вплоть до полного излечения) – психическое состояние таково: пока не достигнута цель жизни, никаких болячек и старости. Известно, что духовно-психическая сфера человека состоит из комплекса: сознание – подсознание – неосознаваемое. Каждое из этой троицы имеет подуровни. Например, подуровни сознания – разная степень концентрации внимания и интенсивности мышления на разных объектах в процессе мышления. Идет влияние сознания, проходя подсознание, на неосознаваемое (это понятие сейчас иногда применяется вместо бессознательного), которое связано через центральную нервную систему с управлением всех процессов организма. Все религии используют этот подход неявно в виде молитвы, доведения сознания человека молитвой до активного состояния с целью преодоления болезни, опасности, достижения успеха и т.д. Задача состоит в переворачивании этого подхода с головы на ноги, как когда-то произошло с диалектизмом объективного идеализма Гегеля. На поверхности лежит создание очень необходимой науки управления сознанием здоровья и активного долголетия. Наверняка психиатрия ставит такую задачу, но до рядового человека это пока не доходит.

3. Диалектический материализм

Очень необходимое отступление от темы для ее понимания.

Вспомним, что диалектический материализм состоит (пока) из трех направлений: теории развития (ядро которой – диалектическая логика), онтологии – знания о мироздании материального мира, гносеологии – теории познания материального мира человеком. При этом диалектическая логика действует и в гносеологии, и в онтологии (точнее, в самом материальном мире). Это хорошо показано, например, в книге «Всеобщая теория развития» (2001, киевский советский философ-марксист В.А. Босенко). Одно из важнейших свойств диалектической логики – бесконечная открытость качества и числа входных данных при выводах, суждениях, итогах, умозаключениях и т.д. в гносеологии, бесконечные пересекающиеся линии детерминистского развития процессов в онтологии. Это свойство отбрасывает метафизическую догматичность, присущую всем разновидностям формальной логики (математической, лингвистической, квантовой, динамической и т.д.), которая основана на выводах и т.д. из заведомо ограниченного объема начальных данных. При этом диалектическая логика стоит на фундаменте практики как основы и критерия истины, всегда сопоставляя модель познаваемого объекта с реальными свойствами самого объекта (форма модели « содержание), в отличие от разновидностей формальной логики, в которых модель может полностью абстрагироваться от содержания объектов (корень названия «формальная» – форма), а это часто приводит к ошибочности применения такой модели к реальному объекту. Это означает, что все законы, принципы и правила, гносеологически «подмеченные» человеком при познании мира, являются относительными, временными и всегда изменяемыми, так как отражают онтологическую динамику детерминистского развития самого материального мира.

Очень часто бывают жесткие ситуации при открытии и использовании на практике законов материального мира. В данном случае под законами понимаются все локальные и общие закономерности в каждой области знаний. Причем эти закономерности могут иметь «размеры» и значимость от самых небольших областей до фундаментальных. Еще раз надо подчеркнуть: ни один закон любого «размера» и значимости не постоянен. Всегда надо ожидать, что выскочит «чертик из табакерки» (можно назвать его для удобства – чертабик, чертаб, чертабище), то есть новое и неизвестное до сих пор для разумного существа детерминистское явление материального мира, и начнет вводить коррективы или даже сокрушать незыблемые истины. В физике – это признание существования реальных возмущений какого-либо явления, от самых небольших до значительных, во всех областях физики, что отражается в математическом аппарате описания физических процессов в виде массы различных математических поправок в основных уравнениях. Тем не менее не раз приходится наблюдать, когда квалифицированный физик (химик, биолог, инженер…) с легкостью признает появление чертабика в одной области своей специализации и категорически (метафизически) отвергает саму возможность изменения закономерности в другой области своей же специализации, искренне и наивно тормозя научный прогресс. В биологии и биофизике на микроуровнях с осторожностью надо подходить к сложившимся моделям и понятиям биомолекул, структуре и динамике поведения биомолекул, всегда настраиваться на дальнейшее уточнение и развитие представлений о процессах и структуре микроуровней жизни.

Далее. Есть древняя проблема детерминизма. С одной стороны – предопределенность всего на свете из-за жесткости цепи «причина – следствие», то есть не надо «шевелиться» в жизни и к чему-то стремиться, ведь всё заведомо предопределено. Тотальный пессимизм и агностицизм. На этом много веков спекулировали религиозные конфессии – творец последовательно ведет нас к своему конечному итогу, известному только ему одному. (Попутно – за пару десятков лет капитализмуса натуралуса и выпущенного им из сосуда джина мракобесия религии еще ни один религиозный человек не смог дать определение, что такое «бог-творец». Ведь сначала надо дать это определение, а затем ставить вопрос: верите ли вы в бога?)

С другой стороны, свобода воли из-за «размытости» понятий, например в квантовой физике, когда поведение элементарных частиц, а значит и больших тел, состоящих из ансамбля этих частиц, описывается волновой (вероятностной) функцией. То есть существует вроде бы свобода выбора, свобода воли без всякого детерминизма. Вот здесь как раз и надо обращаться к диалектической логике. Во-первых, оба вывода основываются на разных, но определенных ограниченных объемах входных данных формальной логики, появившихся на определенном историческом этапе накопления знаний. Во-вторых, применение понятия «бесконечность» снимает противоречие в первом случае. Бесконечно пересекающиеся и развивающиеся онтологические бесконечные детерминистские цепочки и бесконечные детерминистские потоки процессов бесконечно «врываются» в предопределенность наступления конечных концов. Проще – слишком всё бесконечно, чтобы было всё детерминистски предопределено. Конечно же, и само понятие бесконечности будет развиваться в дальнейшем.

Во втором случае детерминизм входит в свои права, если представить на уровне микромира «наблюдателя», который способен будет наблюдать детерминизм процессов микромира и сам при этом будет минимально изменять состояние наблюдаемого объекта из-за процесса наблюдения. Ссылка на вроде бы размытый и случайный характер «хаотического» движения частиц в микромире в квантовой и статистической физике имеет изъяны. Ведь это метафизическая точка зрения крупного наблюдателя на процессы микромира с большим числом микрочастиц. При наличии точных мелких «ступенек-приборов» («мелко- и микронаблюдателей») сразу станет виден детерминистский, а не случайный характер процессов микромира.

Как здесь не вспомнить книгу «Необыкновенные приключения Карика и Вали» (советский детский писатель Ян Ларри, 1937) и не позавидовать белой завистью «наблюдателям», детям Карику и Вале, в их приключенческом путешествии в «микромире» живой природы.

Взаимоотношение диалектизма (развития) мира и детерминизма. Понятие развитие всегда конкурировало с понятием изменение. По этому поводу есть такое сопоставление. Пессимист говорит: «всё умирает», оптимист говорит: «всё развивается», реалист говорит: «всё изменяется». Между этими тремя полюсами есть большое число промежуточных мнений. То есть изменение – характеристика некоего нейтрального процесса, развитие – присуще человеку как преобразователю мира. Поэтому не совсем корректно было в философии вводить понятия: восходящая, нисходящая, тупиковая ветви развития. Понятие детерминизм изначально описывает (подобно изменению) нейтральный процесс движения, содержание которого, похоже, одинаково для изменения-развития и детерминизма. В общем случае, может быть, надо объединить понятия развитие (изменение) и детерминизм в единое – развивающийся (изменяющийся) детерминизм, или детерминистское развитие (изменение), или детерморазвитие (детермоизменение), ведь они описывают, по всей видимости, один процесс. Один из путей решения проблемы бессмертия – детерминизм массы неизвестных пока связей материальных процессов прошлого, настоящего и будущего (речь не идет о фантастике «машины времени») принципиально дает шанс на выборочное взаимопроникновение и дальнейшее совместное развитие и жизнь ушедших и будущих живых существ.

К чему всё это? В феврале 2011 года возникло движение «Россия 2045» (есть сайт). Прогноз этой организации: 2045 год – негативная точка бифуркации для жизни на Земле, поэтому надо успеть технологически обеспечить кибербессмертие вида человека. Это не первый и не последний проект такого рода. Уберем из рассмотрения скоростные темпы развития такой технологии и чисто меркантильные денежные мотивы для выполнения этого проекта. Сам принцип кибербессмертия означает применение лишь формальной логики: какие искусственные программные алгоритмы с ограниченными возможностями человек введет в вычислительную технику киберпроекта, такие же ограниченные действия и «мыслительные» процессы «разумного киберчеловека» и будут получены на выходе. Конечно же, киберподход обязательно надо использовать для создания отдельных заменителей органов тела, но общее сознание «Я» человека можно преобразовывать именно на основе диалектической логики, действующей в онтологическом смысле в живом организме.

Содержание журналов «Физика сознания и жизни, космология и астрофизика» и «Сознание и физическая реальность», в которых тоже поднимаются вопросы бессмертия, кроме отдельных статей, явно попахивает лженаукой – эзотерика, сайентология, мистика, паранормальщина, околофизика и т.д. В некоторых статьях приводятся солидные математические выкладки (формальная логика) для доказательства существования современных разновидностей пантеизма – Вселенский Космический Разум, Всеобщий Информационный и Кибернетический Разум, Универсальный Ум, Информационная Энергия. Возможно, в такой информации бывают рациональные зерна, но при этом не учитывается практика как основа и критерий истины, вообще никак не упоминаются подходы диалектической логики, учитывающей соответствие формы математической модели и реального содержания изучаемого объекта.

Гораздо более рациональных зерен содержится в теории подобия бесконечной вложенности материи, согласно которой материальный мир представляет собой неограниченный ряд вложенных подобных «матрешек». Наиболее известными теоретиками этого представления материального мира являются Р.Л. Олдершоу, М. Тегмарк, Ю.П. Янг, Л.Н. и М.Л. Пляшкевичи, С.И. Сухонос, С.Г. Федосин. Положительные моменты теории – материальность мира, дискретность всего, симметрия подобия «матрешек», введение пятого масштабного измерения, частично диалектический выход за пределы известных моделей развития мира (например, за пределы Большого взрыва). Конечно же, удобно рассматривать такую модель мира, в которой строение атома симметрично подобно строению планетных систем, систем скоплений материи Макрокосмоса, а также систем глубокого микро- и макромира по линии пятого измерения. Этот подход математически основан на сопоставлении известных параметров физических объектов и введении коэффициентов подобия по массе, пространственным размерам, времени процессов и т.п. для разных уровней «матрешек». Отсюда делаются выводы о полном тождестве на любом таком уровне, а значит, легко можно рассчитать любые параметры запредельных для воображения «матрешек». Далее, отсюда делаются выводы («да здравствует» формальная логика!) о подобии миров живой жизни разных «матрешек». Полностью не отвергая эту теорию, тем не менее, надо признать за ней лишь ограниченные позитивные стороны, так как в ней нет учета неизвестных пока данных (согласно диалектической логике) практических экспериментов.

4. Путь в микромир

Все привыкли к тому, что при освоении космоса, глубин океана, полюсов планеты и горных вершин для наблюдения и изучения создаются промежуточные базы или движущиеся аппараты с людьми или без них – ракеты, «челноки», спутники, обитаемые космические станции, подводные лодки, глубоководные батискафы, ледоколы, обитаемые станции на полюсах, охотничьи домики в тайге, промежуточные альпинистские базы. Но почему-то до сих пор не ставится вопрос о создании надежных промежуточных «баз» по пути в микромир, что позволило бы приблизиться и к разгадкам тайн биологии на молекулярном уровне и глубже, в том числе для приближения к бессмертию.

4.1. Модели микромира

При этом стремление в микромире обнаружить «кирпичики» мироздания неверно, так как у этих «кирпичиков» – свои «кирпичики», причем в локальный «мир», в котором действуют определенные наборы феноменологических фактов-правил-принципов-законов, всегда могут врываться и точно врываются другие цепи «причина – следствие» из других локальных «миров», в полном соответствии с диалектической логикой, учитывающей открытый бесконечный мир качества и количества видов материи. Например, оформление гипотетической общей теории поля или гипотезы моделей теории струн (в том числе компромиссной М-теории струн, в которой не четыре воспринимаемых человеком измерения пространства-времени, а одиннадцать) всё равно будет иметь локальный характер, не учитывающий скрытые параметры (принятый в физике термин) влияния факторов «причина – следствие» из других областей материального бесконечного мира. Например, известен факт чрезвычайной стабильности протона. Оценка времени жизни протона около 10³⁰ лет (время существования «микрообласти» неограниченной вселенной – «нашей Вселенной» после предполагаемого «Большого взрыва» в этой «точке» – около 10¹⁰ лет). Пока не известно ни одно явление или объект, который был бы стабильнее протона. Но есть модель структуры протона, в которой стабильность его объясняется необычным явлением конфайнмент: кварки, из которых состоит протон, при попытке удаления друг от друга притягиваются сильнее, что препятствует распаду протона. Уже знание об этом может позволить в будущем управлять этим явлением.

На одном очень важном примере можно показать сложность ситуации в физических моделях в микромире из-за отсутствия надежных «баз» наблюдения (можно назвать их микробазами).

Известны три модели электромагнитных явлений – электромагнитное поле и две модели фотона.

1. Классическая электродинамика – волновая теория электромагнетизма. Основа – уравнения Дж. Максвелла. Введено понятие «электромагнитное поле» с непрерывными свойствами. Разработан гигантский математический аппарат для описания этой физической модели в массе прикладных исследований.

2. Квантовая электродинамика и физика элементарных частиц – одни из составных частей квантовой теории поля. Суть – любая элементарная частица рассматривается как квант возбуждения определенного квантового поля. Для каждого типа частиц вводится собственное поле. Сейчас насчитывается более 350 частиц вместе с античастицами. Квантовые поля взаимодействуют, в этом случае их кванты могут превращаться друг в друга. Для квантовой электродинамики это означает применение понятия «фотон» как элементарной релятивистской частицы электромагнитного взаимодействия между структурными частицами, например электронами и протонами. По сути дела, устраняется понятие «электромагнитного поля» с непрерывными свойствами. Но и сама модель фотона превратилась в две модели – волны и их частота «внутри» фотона и фотон просто как частица взаимодействия со своими параметрами.

При этом возникли противоречия между этими моделями.

1. Почему энергия фотона E_f = hν (величина кванта электромагнитного взаимодействия h~4,136×10^─15 эВ·с – постоянная Планка, ν – частота) не зависит от Е_max и H_max – максимальных амплитуд электрической и магнитной составляющих? Есть еще модель разделения фотонов – фотоны электрического типа и фотоны магнитного типа (В.Б. Берестецкий, Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский, Теор. физика, т. IV, Квантовая электродинамика, М. Наука, 1989, §6, §46 и §47).

2. Почему E_f не зависит от числа длин волн n_λ внутри фотона?

3. Сколько длин волн n_λ в фотоне?

4. Что такое форма фотона?

5. Что понимать под размерами фотона?

6. Стоячие электромагнитные волны – что это такое с точки зрения модели фотонов? Возможно, стоячие волны – это сгустки и разрежения числа фотонов, что отражается на их общей энергетической интенсивности, которая фиксируется детектором. Ведь пока никто еще экспериментально не измерил амплитуды Е_max и H_max стоячих волн (как и любых электромагнитных волн – постоянно путают измерение Е_max и H_max с измерением энергии электромагнитного излучения в данной точке пространства, то есть с измерением суммарной энергии числа фотонов), проводились только измерения энергетических параметров этих сгустков, например температуры «градусника» по продольному направлению распространения. Но если это предположение верно, то неожиданный вывод: возможно, наблюдается странное периодическое, почти когерентное излучение сразу целого ансамбля фотонов из ограниченного числа источников (например, атомов в кристалле) по какому-то закону в нормальных условиях (то есть без искусственной накачки для вынужденных излучений, как в лазере), после чего этот ансамбль «путешествует» до столкновения с препятствием, отражается от него и встречается с идущими навстречу через постоянные периоды времени следующими порциями таких же «клиентов», в результате чего появляются стоячие волны энергетической интенсивности интегрального числа фотонов, но не «волны» напряженности ЕН-«поля».

7. Все в мире дискретно. Если вводить понятие поля, то сразу надо находить дискретность этого «поля», в том числе дискретность волн макрополя (по Максвеллу) и волн внутри фотона.

8. В связи с пунктом 7 – уравнения Максвелла описывают аналоговый или дискретный процесс? Вообще, что они в принципе описывают?! Ведь в мире нет ни одной (!) приемо-передающей антенны макроразмеров, а только «антенны» микроуровней – электроны, атомы, молекулы и т.п. (входящие в состав антенны макроразмеров), которые излучают и поглощают дискретные частицы взаимодействия – фотоны. То есть непрерывное электромагнитное (волновое) «поле» не существует, а существуют только частицы взаимодействия. Тем не менее и сейчас в физике по-прежнему применяется и модель непрерывного электромагнитного (волнового) «поля». По сути дела, периодически наблюдается «холодная война» между разными школами и отдельными физиками, противопоставляющими модели дискретного фотона и непрерывного электромагнитного поля. Возможно, надо вернуться к мотивам вывода уравнений Дж. Максвеллом. Здесь как раз проявляется ограниченность формальной логики исследователя из-за исторически ограниченного массива входных данных при выводе уравнений электромагнитного «поля» в середине XIX века. Волновой подход в электромагнетизме установился, возможно, из-за процессов в контуре «конденсатор – катушка индуктивности». Но при этом не должно быть формального вывода о волнах ЕН-«поля», исходящих от этого контура. Сложные процессы ускорения и торможения электронов в контуре приводят к волнам излучения числа фотонов с распределением по энергии и, соответственно, к волнам распространения суммарной энергии этих фотонов. Но не надо считать, что модель дискретного фотона полностью победила. Одно из заблуждений формальной логики – гносеологический подход «или-или». Модель фотона тоже не объясняет некоторые противоречия. Задача – не уходить от противоречий, а, наоборот, заострять их для быстрейшего разрешения.

9. Примеры некорректности дискретной модели фотона с волнами «внутри» при применении в молекулярных моделях, которые близки к биомолекулам жизни.

Осцилляции диполей (квадруполей и т.д.) в молекуле (ИК-диапазон излучения и поглощения фотонов). Сама модель квантового осциллятора с дискретными уровнями энергии в квазизамкнутой квантовой системе – насколько она истинна? Имеется в виду противоречие между понятием дискретности кванта и понятием непрерывности движения осциллятора.

Осцилляции диполя существуют только при излучении и поглощении фотона или всегда?

Вопросы рождения и поглощения фотона при электронно-колебательном переходе в молекуле как (1) частицы, (2) поляризации (спин фотона) (при этом электронно-колебательный переход – двухчастичное излучение или поглощение одного фотона электроном и одним из атомов молекулы, а чисто электронный переход – одночастичный).

Поляризация фотона. Это свойство применяется при взаимодействии с молекулой-диполем. На этом основано изготовление поляризаторов, в которых молекулы преобразуют поток фотонов с хаотическим распределением по поляризации в разной степени упорядоченный. В молекулярной биофизике по поглощению и излучению поляризованных фотонов судят о дополнительных свойствах биомолекул. С точки зрения фотона как частицы поляризация должна бы рассматриваться как отдельный векторный параметр, не зависящий от энергии и импульса фотона.

Спин фотона ±1. Соотношение вероятностей спина фотона по двум направлениям при излучении?

Вращательные уровни молекул – переходы между ними – излучение и поглощение фотонов – что это такое?

Колебания в молекуле электронов, атомов и самой молекулы – гармоничные, ангармоничные, симметричные, несимметричные. Какие фотоны от таких осцилляторов – одиночные монохроматические и (или) сумма гармоник разных фотонов (пакет)? Что видит тогда детектор?

Принципиально правильна ли сама модель колебаний атомов в молекуле, ведь есть аналогия отказа от планетарной модели атома Бора из-за нестыковки энергетического критерия вращающихся электронов вокруг ядра. Также и поведение атомов в молекуле можно описать не колебаниями, а вероятностной функцией ряда неизвестных пока скрытых параметров. Тогда снимется ряд противоречий, имеющих место в модели колебаний.

Время излучения t_изл и время поглощения t_погл индивидуального фотона (оценка в молекуле t_погл ~ 10^-15 с). Не путать с временем жизни уровня t_изл и t_погл (отдельный вопрос) – вероятностные статистические времена ансамбля излучателей и поглотителей (t_изл ~ 10^-9 с валентных электронов в органической молекуле). Если знать t_изл и t_погл, то можно тогда знать «длину» для модели с волнами «внутри» фотона L_f = ct_изл и сt_погл (с ~ 300 000 км/с – скорость фотона в вакууме) и число длин волн в фотоне n_λ = L_f / λ = ct_изл / λ.

Дифракция. До сих пор в «букварях» для студентов вузов (например, «Теория поля», Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, «Наука», Москва, восемь изданий) дифракция электромагнитных волн исторически упоминается на основании принципа Гюйгенса (конец XVII века) – в каждой следующей точке, куда пришла волна, новая волна зарождается и распространяется во все стороны. Аналогичные подходы – модели дифракции Фраунгофера и Френеля. А ведь есть дифракция структурных (не частиц взаимодействия) частиц – электронов и т.д. с разными порядками дифракции. Может ли дифракция быть объяснена именно с корпускулярной точки зрения? Ведь это одна из загадок микромира взаимодействующих элементарных частиц. Дифракция в биофизике очень широко применяется, например, в рентгеноструктурном анализе белков и в спектральных установках для изучения биомолекул (дифракционные решетки).

Очень желательна уточненная феноменологически модель фотона с более четкими параметрами подобно, например, «цветам» кварков.

Львиную долю информации об окружающем мире человек получает с помощью фотонов – зрение, знания о развитии Космоса и микромире, в том числе жизни биомолекул. Вот почему так важно уточнять модель фотона. Ведь жизнь биомолекул не обманешь, применяя ошибочные модели.

Кроме того, с точки зрения соотношения ансамбль – индивидуум есть два подхода к объяснению процессов в микромире.

Статистическое – модель «жизни» индивидуального микрообъекта (частицы, атома, «простой» молекулы, сложной биомолекулы (липиды, гормоны, порфирины, белки, РНК, ДНК) объясняется из экспериментальной усредненной информации «жизни» статистического большого ансамбля микрообъектов.

Индивидуальное – модель «жизни» одного микрообъекта – из экспериментальной информации «жизни» индивидуального микрообъекта. Один пример ранних основополагающих работ: исследование одиночной органической молекулы в спецусловиях при крайне низких температурах (Спектры возбуждения флуоресценции одиночной примесной молекулы террилена в н-декане. Оптика и спектроскопия, 1998, т. 84, № 3, с. 431–438. К.К. Ребане, О. Олликайнен, В.В. Пальм. Тарту, Эстония). Увеличение числа таких экспериментов в последние годы говорит о заметной разнице этих двух моделей «жизни». Это очень важно в изучении живых организмов.

А если к этому прибавить вопросы в квантовой механике (тайна принципа Паули квантовых параметров для фермионов в квазизамкнутой квантовой системе, понятие «волновой» вероятностной функции и т. д.) – непонятное понятие электростатического (?) поля Кулона зарядов (в мире нет статики – всё движется, в том числе отдельные электрически заряженные частицы внутри любого тела) надо бы заменить на понятие кулоновское взаимодействие – и проблемы в других областях физики? Ведь слишком много моделей мира и микромира появилось в теорфизике. Опять кризис в физике, но не от недостатка знаний, а от их промежуточного «избытка», который надо с помощью диалектической логики в очередной раз переосмысливать. Есть ощущение, что часть исследователей по причине большого числа «синяков», полученных при сравнении часто меняющихся моделей объектов исследования, инстинктивно склоняются к стихийному применению диалектической логики, сами не осознавая этого.

Одно из условий такого переосмысления – внутренняя порядочность исследователей в науке. Ведь не секрет, что у части научных работников главная цель «научной» деятельности ─ карьера и деньги. Какой там поиск истины и уточнение моделей материальных объектов в микромире? К этому надо добавить, что, возможно, есть некая пропасть между физиками-теоретиками и целыми «подразделениями пользователей» – физиками-экспериментаторами, биофизиками, биохимиками, электронщиками и другими из-за больших объемов знаний, которые надо приобретать для успешной работы в своей профессии.

4.2. Возможные «базы» микромира

4.2.1. Микроскоп и «микроскоп»

Микроскоп – это один из надежных приборов для освоения микробазы по пути в микромир. Линзы стеклянные известны более 3000 лет – найденная линза в Ираке в городе Нимруд имеет увеличение в 3 раза. Простой метод соединения линз реализован в микроскопе – 1590 год, Иоанн Липперсгей и Захарий Янсен (Голландия); 1624 г., Галилео Галилей (Италия) – составной микроскоп. Антони ван Левенгук (Голландия) во второй половине XVII века применил усовершенствованный микроскоп в биологии: открыл эритроциты и инфузории, изучал бактерии, сперматозоиды, волокна мышц, хрусталика и ряд других биообъектов. Максимальное увеличение, которое можно получить при помощи сохранившихся микроскопов Левенгука, составляет 275. Сейчас конфокальный микроскоп – в видимом диапазоне разрешение примерно 250 нм = 0,25 микрона. В последние годы микроскопы с нелинейными свойствами флуоресценции образцов – разрешение меньше дифракционного предела около 3–10 нм. Нобелевская премия по химии 2014 г. (Эрик Бетциг, Штефан Хелль, Уильям Мёрнер) – флуоресцентная микроскопия высокого разрешения: два лазера – первый индуцирует флуоресценцию на довольно большой площади, второй – подавляет индуцированную флуоресценцию вне (!) площади диаметром 20–25 нм – возможность изучить молекулярные процессы в реальном времени жизни. Регистрация фотонов видимого диапазона – глаз, фото- и веб-камеры с большим доверием.

Электронный микроскоп. Самые лучшие по разрешению – просвечивающий (ПЭМ) имеет предел разрешения 0,15–0,3 нм, сверхвысоковольтный (СВЭМ, напряжение 1–3,5 MB) имеет предел разрешения 0,13–0,17 нм, это может позволить наблюдать атомарную и молекулярную структуру исследуемых объектов. Для биообъектов такие установки пока имеют большие недостатки – исследования в вакууме, очень тонкие срезы объекта – примерно 0,01–1 мкм, разрушение в процессе измерений, большая стоимость исследований на таких уникальных установках. Регистрация электронов – приборы-посредники: люминесцентный экран, фотопластинка или ПЗС-камера (прибор с зарядовой связью, состоит из фотодиодов) с применением компьютерных программ.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), инфракрасная спектроскопия, рентгено-структурный анализ белков и спектральный анализ ДНК, белков, порфиринов и других биомолекул на синхротронах – регистрация фотонов разных диапазонов детекторами-посредниками и с применением компьютерных программ. Попутно – маленькая надежда, если ядерная медицина (методы ЯМР и ПЭТ) плавно превратится в ядерную биофизику, то есть «вдруг» ядра атомов обнаружат свойства элементов жизни.

 «Микроскоп» – объекты макромира, которые дают сведения о микромире. Пример. Фенотип – реализация информации генотипа ДНК во всех свойствах организма в течение жизни. 2000 год – завершен международный мегапроект «Геном человека». Результат – геном человека – общая молекулярная масса ДНК в 23 парах хромосом ядра клетки человека составляет примерно 2×10¹² а.е.(атомных единиц) – 6×10⁹ оснований нуклеотидов, общая длина ДНК в клетке человека равна около двух метров, пока расшифровка: только около 1,5% (20–25 тыс. активных генов) – структурная и функциональная информация, 1% – ретровирусы, «нагло» внедрившиеся в течение эволюции, остальные 97,5% – идут дальнейшие работы по расшифровке. Выходит, что фенотип – одновременно дополнительный «микроскоп» информации ДНК и самой структуры ДНК, но имеющий «размытость разрешения» из-за соотношений доминантных-рецессивных генов (соответственно более и менее вероятной реализации генов в фенотипе).

4.2.2. Главное

Вероятность доверия к данным изучения микромира выше для прямого наблюдения микрообъектов под микроскопами, то есть это предельные размеры пока примерно 20 нм (0,02 мкм). Надо подчеркнуть надежность фотонов как таковых в качестве материальных объектов для перенесения информации из микромира к человеку. Но именно поэтому надо быть уверенными в модели фотона. Детекторы-посредники между фотоном и человеком пока не вызывают сомнений, но еще надо будет вложить немало усилий в новые разработки детекторов по чувствительности в области микровремени, регистрации одиночных молекул и одиночных фотонов, особенно в области ультрафиолета (УФ) и вакуумного ультрафиолета (ВУФ), где «живут» фотоны излучения и поглощения ДНК, белков и порфиринов.

Ниже приведена известная шкала размеров клеток эукариот (с ядром в клетке) и прокариот (без ядра), а также вирусов, протеинов, молекул и атомов.

Эволюция шла к вирусам и клеткам эмпирически, поэтому очень долго. Сейчас можно быстрее решить задачу создания наблюдаемых синтезированных микрообъектов, которые станут надежными микробазами для проникновения далее в микромир и создания еще более меньших ультрамикробаз. Такие надежные микробазы в общем случае могут быть комплексом из органических и неорганических синтезированных микрообъектов. Здесь есть сравнение с альпинистскими промежуточными базами разного целевого уровня, в которых человек использует неживые предметы для работы базы. В такой комплекс могут войти синтезированные на основе нуклеотидов вирусоподобные (но без убийственных свойств!) объекты с программами взаимодействия между человеком и более глубокими уровнями микромира. Такие программы должны выполнять функции информации и управления. Одной из основ такого проекта может стать «библиотека» эмпирических структур и свойств генов. Выборка из этой «библиотеки» и прямое использование и изменение элементов выборки для необходимых задач станут основой структуры и функций микробаз.

То, что такой подход реален, а не спекулятивен, можно видеть на двух примерах.

1. Есть опыт создания в течение ряда десятилетий синтетических цепей нуклеотидов – олигонуклеотидов (олиго – короткий), пока до 200 оснований. Удается синтезировать, кроме двух цепей, подобно природным двойным цепям ДНК, тройные цепи олигонуклеотидов. Это путь к созданию искусственных ДНК разной длины (то есть новые типы генов) и возможности создания принципиально новых видов с большим числом битов информационных органических молекул (и микробазы) с числом цепей нуклеотидов более двух.

 2. Создание самоорганизованных тетрапиррольных комплексов из соединений производных порфиринов – полипорфиринов, которые могут быть использованы для накапливания энергии поглощенных фотонов по аналогии с хлорофиллом растений или использования в вычислительной технике. (Одна из ряда фундаментных работ – «Спектроскопия и фотофизика самоорганизованных молекулярных комплексов тетрапиррольных соединений». Э.И. Зенькевич, А.М. Шульга, С.М. Бачило, У. Ремпель, К. фон Борцисковски. Оптика и спектроскопия. 1997, т. 83, № 4, с. 645–655.) [Порфирины. Некоторые главные типы – гемоглобин крови (перенос кислорода), миоглобин мышц (хранение кислорода), цитохромы (перенос электронов в энергосистеме клетки), хлорофилл (поглощение фотонов для фотосинтеза), бактериохлорины (поглощение фотонов у бактерий, водорослей). Этот класс веществ хорошо изучается спектральными методами, так как имеется богатая система сопряженных π-электронов, хорошо поглощающих и излучающих фотоны УФ, видимого и ИК диапазонов. Большая часть порфиринов – комплекс производного порфинового кольца (внутри атом металла) и лиганда-белка (присоединяется именно к атому металла), обе части имеют свойства хорошо поглощать и излучать. Поэтому постоянно решаются задачи исследования спектральными методами биохимических свойств порфиринов и их роли в живых организмах.]

Вот такие синтезированные полипорфирины разных размеров с «введенными» в них программами также могут стать кандидатами в микробазы. Обмен информацией будет на основе посылаемых к ним фотонов для поглощения и приема излучения. Новая задача – разработка источников и детекторов с программной вариацией числа, энергии, поляризации, спина и четности фотонов.

Также одно из направлений – гены некоторых организмов ответственны в фенотипе за зрение в диапазоне ближнего УФ (фасеточные глаза у многих беспозвоночных с возможностью различать поляризацию фотонов). То есть возможно делать шаги для формирования новых синтетических генов для заметного расширения диапазона зрения.

Мировые достижения разработок ДНК-компьютеров и нанокомпьютеров приближают практику применения их в будущих микробазах.

Структура и функции микробазы

Микробаза работает постоянно в сравнении с физическими установками, излучателями, детекторами и компьютерами. При необходимости надо строить объединенный комплекс микробаз. Моделирование структуры и функций микробазы.

Основной каркас для крепления и связи функциональных частей.

Аккумуляторы энергии для работы микробазы, например на основе приведенных выше полипорфиринов или других, специально сконструированных комплексов молекул.

Молекулярные микрокомпьютеры – обработка информации (приносимой фотонами), управление микробазой и приказы передачи фотонов от микробазы.

Детектор-«глаз» для приема-поглощения фотонов от человека и из более глубоких уровней микромира (возможно, уровней материальных носителей и процессов сознания), откуда приходят фотоны, и ядерных взаимодействий с большой энергией. Такую энергию, возможно, надо «гасить» введением тормозящих частей микробазы с определенными сечениями (вероятностями) взаимодействия.

Передатчики-излучатели в более глубокий микромир и к человеку. То есть будет настоящее приближение к Карику и Вале.

Исследование ДНК уже обнаружило громадное разнообразие жизни молекулы ДНК и взаимовлияние ее с окружающими молекулами. Поэтому создание в качестве микробаз синтетических комплексов нуклеотидов и других аналогов биомолекул должно обеспечить достаточный объем функций управления и получения информации из глубин микромира, а также обмен информацией с человеком. При этом микробазы – группы разного числа и качества комплексов синтезированных биомолекул – сбор и обработка информации уже на уровне микробазы.

Практика целевого создания разных типов микробаз на уровне 1–100 нм может быть начата как новый международный мегапроект на уровне государств и личных инициатив именно для достижения этапов на Пути в бессмертие. Чтобы не заходить в тупики на этом пути, необходима будет диалектическая логика и, на своем месте, формальная логика. Желательно энергичное включение в этот мегапроект энтузиастов-профессионалов движения «Россия 2045» и теории подобия бесконечной вложенности материи.

Николай Афанасьевич АВРАМЕНКО

Харьков, Украина

Продолжение следует.