С. 9-19. Слабые взаимодействия: нормирование вредного действия и парапсихологические феномены

Терминология и постановка вопроса

В последние годы проблема слабых взаимодействий становится очень актуальной, о чём свидетельствуют многочисленные российские и международные конференции: Международный конгресс по сверхслабым дозам (Франция, Бордо,1990), Всесоюзное совещание "Изучение слабых химических и физических воздействий на биологические системы" (СССР, Черноголовка, 1990), Биологические эффекты при воздействии малых уровней химических веществ и радиации (США,1991), 1-ый Международный симпозиум "Механизмы действия сверхмалых доз" (Россия, Москва,1992), Биологические эффекты низких уровней воздействия (США, Вашингтон,1993), 2-ая Копенгагенская конференция по электромагнитной сверхчувствительности (Дания, 1995), 2-ой Международный симпозиум "Механизм действия сверхмалых доз" (Москва, 1995), 2-ой Международный семинар "Биологические эффекты нетепловых уровней модулированных ЭМП и повреждение организма" (Германия, 1996), Российская конференция "Проблемы электромагнитной безопасности человека. Фундаментальные и прикладные исследования" (Москва,1996), 1-ый Международный конгресс "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине" (Россия, С.-Петербург,1997), Международный симпозиум “Электромагнитные поля в биосистемах” (Чехия, Прага, 1998). Если к этому добавить, что в Звенигороде систематически по нечётным годам уже более десяти лет под руководством академика Н.Д.Девяткова и проф. О.В.Бецкого проходят семинары по нетепловым эффектам миллиметрового излучения с последующей публикацией трудов [1-3], а с 1998 г. начал выходить журнал “Биомедицинская радиоэлектроника”, ориентированный в первую очередь на эти проблемы, то картина будет если и не полной, то, во всяком случае, как теперь говорят, презентативной.

Уникальной особенностью текущего момента является интуитивное понимание учёными-экспериментаторами того, что научные корни слабых взаимодействий, изучаемых разными науками (физикой, химией, биологией, медициной и т.д.) очень близки [4]. Но в зависимости от того, представители какой науки проводят эксперименты по изучению слабых взаимодействий, постановка эксперимента и попытки его интерпретации выглядят различно.

Рис.1.
Начнём с медицинских исследований. В последнее время на медицинских конференциях можно было услышать выражение "эффект нулевого действия". Происхождение его иллюстрирует рис.1, на котором по оси абсцисс отложена величина внешнего воздействия, а по оси ординат - величина изучаемого эффекта. Следует подчеркнуть, что медики, изучая те или иные воздействия на человека, обычно имеют дело с малым диапазоном изменения параметров, поэтому они, представляя результаты графически, пользуются только линейный масштабом, как на рис.1. В подтверждение сказанного напомним, что едва ли не основная характеристика человеческого тела - температура - имеет очень узкий диапазон изменения (менее 10 градусов). То же самое можно сказать и про изменение других параметров тела человека, поэтому у медиков нет надобности в использовании какого-то иного масштаба, кроме линейного. Общий вид зависимости эффекта, часто называемого тестом, от величины воздействия - монотонная кривая. Обычно это линейная зависимость (сплошная линия) или близкие к ней сверхлинейная (штрих-пунктир) и сублинейная (пунктир) зависимости. По мере уменьшения воздействия величина эффекта убывает, но... Именно в последние годы было обнаружено, что если взять совсем слабое воздействие, которое на приведённом рисунке располагается практически в нулевой точке, то можно (к величайшему изумлению!) наблюдать эффект существенно отличный от нулевого. И что ещё более удивительно, дальнейшее уменьшение воздействия не уменьшает эффекта, а увеличивает его, так что в итоге так называемый "эффект нулевого воздействия" по величине может быть сравним с эффектами самого сильного воздействия. Графически это отображено крестиком на оси ординат. У этого феномена объяснение до чрезвычайности простое. Мы дадим его на примере физического воздействия, а именно воздействия электромагнитного излучения.

Термин "электромагнитное излучение" охватывает огромный диапазон частот (рис.2) и интенсивностей. Сюда входят наиболее изученное видимое излучение, прилегающие к нему с обеих сторон инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, а кроме того гораздо хуже изученные рентген и -излучение в области высоких частот и много диапазонов радиочастотного излучения в области низких частот. В итоге ширина частотного диапазона всего спектра электромагнитного излучения превышает 20 порядков величины. На этой частотной шкале изученное видимое излучение занимает менее половины одного порядка.

На рис.2 приняты обозначения: Т - температура объекта, k - постоянная Больцмана, h - постоянная Планка, - частота. Столь же велики изменения интенсивности электромагнитного излучения, задаваемые в первую очередь излучением Солнца. Для некоторых наиболее изученных процессов (зрение человека, фотосинтез растений и водорослей, фотодвижение простейших организмов) диапазоны существования этих эффектов приведены в таблице 1 [5]. Когда экспериментатор работает с широким диапазоном изменения воздействующего на организм параметра, он уже не может пользоваться линейным масштабом, а вынужден пользоваться логарифмическим масштабом. Если данные рис.1 изобразить в логарифмическом масштабе, то нулевая точка развернётся на оси абсцисс в участок более протяжённый, чем весь интервал, представленный на рис.1, и тогда экспериментатор уже не сможет назвать наблюдаемый эффект "эффектом нулевого действия", а будет характеризовать его конкретным значением величины воздействия. Итак, выражение "эффекты нулевого действия" в ближайшее время по мере роста квалификации экспериментаторов будет исчезать из обращения.

Рис.2.
Что касается выражения "слабые взаимодействия", то здесь ситуация гораздо более сложная. Следует напомнить, что кроме этого выражения существует ещё выражение "сверхслабые взаимодействия" [4]. Их используют в своих работах самые серьёзные учёные, причём как физики, так и химики. Оставив в стороне химические эксперименты, поясним ситуацию на примере электромагнитного излучения.

Эффекты воздействия электромагнитного излучения на живые объекты изучаются около ста лет, но полностью изученными следует считать лишь тепловые эффекты электромагнитного излучения. Эти эффекты возникают при поглощении большого количества электромагнитной энергии, способного вызвать местный или общий разогрев объекта исследования. Такое воздействие считается (и совершенно справедливо считается!) сильным воздействием. Именно оно положено в основу нормирования вредного действия. Суть принципа нормирования вредного действия проста и зиждется на двух понятиях: доза абсолютно смертельная (доза летальная абсолютная) и доза недействующая. Рис.3. поясняет сказанное.

Рис.3.
В настоящее время основные работы гигиенистов (а именно они разрабатывают нормативы вредного действия) и научные дебаты в этой области связаны с видом линии, характеризующей зависимость эффекта от величины воздействия, ибо она может быть не только линейной, как показано на рис.3, но и сублинейной и сверхлинейной, как показано на рис.1. Различия нормативов разных стран вызваны тем, что само значение норматива определяется произвольно, важно только чтобы оно было меньше, чем доза недействующая. А то, насколько оно должно быть меньше, задаётся произвольно. Обычно оно меньше в несколько раз.

Все исследования прошлых лет, связанные с установлением нормативов, и стало быть изучавшие воздействия на участке, лежащем слева от дозы недействующей, говорили о надёжном отсутствии эффектов. Но ситуация осложнилась с момента появления "эффектов нулевого воздействия". Их появление известило о начале нового крупного шага вперёд в исследовании процессов взаимодействия электромагнитного излучения с веществом и обещает самые радикальные изменения в области наших представлений о вредном действии как физических, так и химических факторов.

Суть этих радикальных изменений физикам-теоретикам известна уже не один год, ибо термодинамическая теория взаимодействия электромагнитного излучения с живыми и неживыми объектами начала своё интенсивное развитие в середине века, а к концу века сумела ответить на многие неясные для экспериментаторов вопросы. В следующем разделе будут рассмотрены некоторые выводы этой теории, важные с точки зрения глобальных подходов к пониманию осмысленного нормирования эффектов вредного действия и парапсихологических эффектов.