Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Можно выделить два направления поиска путей применения
квантовомеханического подхода в биологии. Первое из них -непосредственное
расширение сферы приложений квантовой механики. Так, современная
органическая химия строится на основе квантовых представлений. Можно
ожидать непосредственного использования их при рассмотрении биополимеров,
а возможно и органелл (митохондрий, рибосом). В настоящее время выполнены
квантовые расчеты электронной структуры важнейших классов биологи-чеоких
молекул. Показана принципиальная роль сопряженных 3t -электрон-
173
ных систем в биохимических процессах, в чаотности для ряда низкомолеку-
лярных соединений (коферментов), функционирующих во взаимодейотвии с
белком (Отметим возможности делокализации электронов в биополи-
мерах под действием ЭМП.) Существенное значение для исследования ряда
биологических процессов (в частности, фотосинтеза) имеет квантовая химия
координационных соединений. В целом, однако, современная квантовая
биохимия ограничивается статистическими задачами и почти не рассматривает
проблемы динамики /Ё§7.
Второе направление квантового подхода к биологии связано о определенным
абстрагированием от чисто физических понятий. Естественным аппаратом в
зтом случае является формулировка квантовых закономерностей на основе
комплексных цепей Маркова /1§7, тесно связанная с фейнманов-оким
интегрированием по путям. При использовании данной формулировки нет нужды
в поисках для биологичеоких явлений аналогов чисто физических величин в
отличие, например, от шредингеровокого или гейзенберговского
представлений.
Следует отметить, что для обычных (действительных) цепей Маркова имеется
чрезвычайно широкая область приложений (например, физика, радиотехника,
автоматика, экономика, социология, медицина, биология).
Для действительных цепей* условная вероятность осуществиться ообытит А^в
(й+1)-м испытании P4+^(Ai) зависит только от события в 6-м испытании и не
зависит от предыдущих. Поэтому полная вероятностная картина возможных
изменений при переходе от испытания i к испытанию j задается матрицей
перехода Р = || Р^|[. Элементы матрицы перехода р^ неотрицательны, сумма
элементов каждой строки равна единице. Для достоверного события р^ = 1.
В основе комплексных цепей Маркова лежит комплексная теория вероятностей,
обобщающая известную аксиоматику А. А.Колмогорова на комплексные числа.
Каждому случайному событию А из поля событий ставится в соответствие уже
не действительное неотрицательное, а комплексное число Ф(А). Для
достоверного события |Ф (А)|2 = I. В этом плане переход к комплексным
вероятностям являетоя своего рода естественным обобщенней •понятия
обычной вероятности.
Вместе с тем в понятии комплексных цепей Маркова в значительной мере уже
заложены основные особенности квантовой механики /167. Причем конкретные
оистемы определяются заданием функции Лагранжа (или, в чаотности, для
биосистем - матрицы перехода). Подчеркнем, что в комплексных цепях не
конкретизируется величина, аналогичная постоянной Планка, она может быть
любой.
В формулировке комплеконых цепей Маркова квантовая механика может явиться
действенным рабочим инструментом в биологии. Речь вдет о построении
обобщенных моделей марковских процессов, где учитывается комплексный
характер вероятности, соответствующей природе явления. В таких моделях
учитываются не только чисто стохастичеокие свойства, опи-
174
сываемые, в частности, обычными цепями Маркова, но и внутренние
корреляции, своего рода фазовые соотношения между объектами, описываемые
комплексными цепями Маркова. Необходимость такого учета проявляется при
рассмотрении работы нервной системы вообще и мозга в частности,
построении поведенческих моделей животных, исследовании поихичеоких
явлений и вопрооов формирования мнения коллектива лвдей.
¦ Проиллюстрируем сказанное на примере работы мозга. Сущность работы
мозга как сложной системы взаимосвязанных структур пытались понять на
основе аналогии с электронно-вычислительной машиной. Сейчас уже ясно, что
сходным является лишь ряд конечных результатов работы ЭВМ и мозга. Однако
имеются и фундаментальные различия. Так, в отличие от двухпозиционного
переключателя - элементарной структурной единицы ЭШ, нейрон определенным
образом суммирует воздействия на неоколышх входах, определяя, должен ли
он посылать импульсы, и подбирает выходной сигнал и его частоту
(двухпозиционные свойства: да-нет относятся лишь к аксону). Огромное
число контактов между различными нейронами позволяет считать мозг единой
кооперативной системой. В отличие от ЭВМ каждая из функций мозга
делокализована и система обладает большой функциональной гибкостью и
устойчивостью к различным повреждениям. В этом плане имеется прямая
аналогия с голографической записью.
Действие современных ЭШ, решающих чрезвычайно сложные задачи, разбивается
на элементарные операции, с которыми может справиться весьма простое
устройство - двухпозиционный переключатель с ответами да-нет (1-0). В
