Квантовая биология

Квантовая биология — направление биологии (официально не рассматриваемое как отдельное академическое направление) ставящее своей целью рассмотрение живых систем с позиции квантовой теории.

Применяет термины квантовой механики к описанию таких биологических процессов и динамических молекулярных структур как
- поглощение электромагнитного излучения определённой частоты (например, фотосинтез и зрение);
- преобразование химической энергии в движение;
- магниторецепция у животных;
- броуновские моторы во многих клеточных процессах.

Появление такой науки в будущем предрекал А. Л. Чижевский:

«… из квантовой физики и квантовой химии должна будет родиться квантовая биофизика и квантовая биохимия, а из них — квантовая физиология, квантовая биология и, наконец, квантовая медицина…»

В сентябре 1939 года Первый Международный конгресс биофизиков, собравшихся в Нью-Йорке, избрал одним из своих почетных президентов советского ученого Александра Леонидовича Чижевского. Это была честь, которой удостаиваются немногие. Выдвигая кандидатуру А. Л. Чижевского на соискание Нобелевской премии, конгресс отмечал, что многогранная научная, литературная, художественная деятельность ученого дает основание характеризовать его «как Леонардо да Винчи двадцатого века...»

Отрывок из книги А. Л. Чижевского "Вся жизнь"
....
Уже после четырехлетних экспериментальных исследований, мне было ясно, что во всех обнаруженных мною явлениях играют роль отрицательные ионы кислорода воздуха. Прямых опытов я не мог поставить, так как моя скромная лаборатория не обладала всей необходимой для этих опытов аппаратурой. Но я уже смело в разговорах и сообщениях в научных кружках и обществах высказывал идею о «недостаточности молекулярного кислорода для длительного поддержания жизни высокоорганизованных животных». Конечно, как и подобает в таких случаях, на меня смотрели с недоумением и думали: «все ли у него дома»? Столь еретические высказывания против химической аксиомы горения и окисления вынуждали многих ученых относиться с великой осторожностью ко мне, как к неблагонадежному субъекту, проповедывающему кощунственное учение.

— Вам,— предупреждал меня Константин Эдуардович,— следует с особой осторожностью обращаться с вопросом о применении ионов воздуха к заболеваниям человека. Это вопрос величайшей важности, и вы Александр Леонидович, как не врач, должны развить в себе огромную выдержку.

Циолковский говорил, что успехи медицины складываются из успехов прилежащих наук — биологии, физиологии, физики, химии и т. д. Начинается век электронной медицины, физико-химической медицины и других медицин. Теперь к медицине неожиданно может прийти любая

- 82 -
наука, самая, казалось бы, отдаленная от медицины Гиппократа. Многие науки вторглись в область этой чистой медицины и учат ее уму-разуму!

Из бесед с Константином Эдуардовичем и из личного опыта я уже знал, что все новое, опережающее установившиеся воззрения, все, что неожиданно ошеломляет ум, взгляды, чувства, все, что заставляет нас переучиваться и расширять угол нашего зрения — все это может стать объектом непонимания. Профессору, который четверть, а то и полвека изо дня в день на лекциях твердит истину, прочнейшим образом установленную в науке, истину о том, что «кислород поддерживает жизнь», вдруг скажут, что «кислород не поддерживает жизни более некоторого ограниченного срока», ничего другого не останется, как выгнать меня вон.

— Отдайте ему должное,— внушал мне Константин Эдуардович,— для него, этого профессора, «ограничение кислорода», которое проповедуете вы, просто невыносимо. Войдите в его положение! Ведь ему приходится переучиваться на старости лет, причем переучиваться радикально! А чтобы этого не делать (ибо переучиваться таким господам не угодно), почтенный профессор открывает огонь по видимой цели и разит врага.

Предупреждение Константина Эдуардовича не могло приостановить естественный ход вещей: правда об аэроионах стучалась в двери лабораторий и клиник, и ничто не могло остановить этой правды, хотя вопросы эти разрабатывал не врач, а биофизик. Правда жизни требовала своего — признания того, что было уже сделано, и того, что еще нужно было сделать. Но нечто очень большое было уже готово, и жизнь сама, помимо воли автора, начинала внедрять, его достижения в больницы для борьбы с тяжелыми недугами человека. Это видели в го время лишь некоторые врачи и некоторые не врачи, каким был Константин Эдуардович. Факты твердили упрямо: аэроионы лечат, лечат, лечат...

Уже после моих первых опытов с животными можно было с большой убедительностью утверждать, что искусственные ионы воздуха, или аэроионы отрицательной полярности, бесспорно, оказывают целебное действие. Первые осторожные пробы действия отрицательных аэроионов на больного человека дали самые положительные результаты.

Отыскивание в живой клетке электрических явлений

- 83 -
упорно из года в год проводилось многими учеными, и они достигли в своих исканиях выдающихся результатов и могли построить электростатическую топографию живой клетки в ряде важнейших органов. Восемьдесят четыре опыта И. И. Кияницына, опыты Броун-Секара, д'Арсонваля и А. А. Жандра, а всего более ста десяти — все говорили о правильности моей точки зрения, но нужна была еще опытная проверка, которую я должен был организовать самолично — вдруг Кияницын чего-либо не учел, хотя предполагать такой промах ученого не было никаких оснований...

Я продолжал экспериментировать с сильно ионизированным воздухом и с большими концентрациями заряженных частиц. Я уже неоднократно после моих опытов в лаборатории профессора А. А. Эйхенвальда (1915 год) показал, что вата, простая гигроскопическая вата, поглощает все электрические заряды воздуха — все до единого. На сей раз я мог подвергнуть подробному изучению важнейшую деталь опыта Ивана Ивановича Кияницына. Действительно, ватный фильтр длиной в 24 сантиметра (точно такой же длины, как у И. И. Кияницына), поглощал все ионы воздуха как положительной и отрицательной полярности, так и заряженные частицы разной массы, которые получались мной в любых концентрациях с помощью тонкого распыления воды или порошков.

Установление этого важнейшего факта вчерне решало задачу, которую поставил перед наукой И. И. Кияницын, сам того не зная и даже не подозревая всего значения этой задачи.

Затем следовали другие задачи, вытекающие из решения первой, но уже это решение дало мне повод со всей решительностью и смелостью написать трактат о «биологической неполноценности молекулярного кислорода» и осторожно выступить кое-где с соответствующими сообщениями, за которые Константин Эдуардович меня дружески разносил: «Еще не время, Александр Леонидович! Подождите! Еще не время!» Но я, как молодой конь, не мог уже более стоять на месте и рвался вперед. Я решил, что следующей задачей будет изучение соотношений кислорода и электрического заряда — кислорода, как носителя дополнительного электрона или двух электронов.

Весь накопленный мною большой экспериментальный материал говорил о том, что кислород должен легко приобретать отрицательный заряд, то есть электрон. Кислород

- 84 -
должен ионизироваться в отрицательной полярности. Эта задача уже лежала в области, которую начинали в те годы мало-помалу называть электроникой. Мне предстояло погрузиться в глубины электронной теории. Я не испугался этого нового путешествия в пределы неисследованного...

Исходя из электронной теории строения вещества, я мог считать теоретически установленным, что кислород легче будет ионизироваться в отрицательной полярности, чем в положительной. Иными ловами, атом кислорода охотно присоединяет один или два электрона, дабы сделать свою систему более устойчивой. Наконец, я попробовал сдать статью «О биологической инактивности кислорода воздуха» в печать. Эта попытка потерпела крах — статья была отвергнута всеми редакциями, куда бы я ее не посылал.

Я, говоря откровенно, растерялся. Вот уже сколько лет меня мучил вопрос, научное значение которого я хорошо понимал, но, кроме теоретических соображений, ничего представить не мог. Экспериментируя с аэроионами, я уже многого добился. Влияние этого мощного фактора, совместно со мной и по моей инициативе, изучалось врачами, которых я привлек к этой работе. Но когда дело доходило до механизма действия аэроионов, мнения расходились.

Живая клетка — это физико-химическая лаборатория, где происходят самые сложные и еще не вполне изученные процессы. Морфологические образования клетки и ее протоплазма координирование ведут непрерывную работу по поддержанию жизни клетки и ее деления. Целый ряд «электрических станций» клетки производят энергию и накапливают ее в такой форме, которая легко используется и усваивается.

Мне пришлось вынести тьму упреков за мои утверждения, что основная энергия возникает в организме на конечных этапах окисления органических веществ, при переносе электронов на кислород, полученный при дыхании и поставляемый кровью во все самые удаленные уголки нашего тела. Увы, мне не довелось самому разрабатывать эту биохимическую проблему, но я знал, что клеточное дыхание является самым важным актом в жизнедеятельности организма, и придавал ему основное энергетическое значение.

Представьте себе. Вы вдохнули воздух, и кислород

- 85 -
окислил обменные вещества. Как и при горении, при окислении выделилось некоторое количество энергии, которое пошло на поддержание жизнедеятельности организма. Продукты окисления образовались те же, что и при горении — углекислый газ и вода. Вы их выдохнули и выбросили за ненужностью. Горение и дыхание — это один и тот же процесс окисления, но насколько он сложнее в органических образованиях! Какую тут роль играют электроны, вносимые в организм кислородом?

Знакомство с работами Ир. П. Скворцова, И. И. Кияницына, В. Каспари, Е. Ашкинасса, А. П. Соколова и теорией строения атома Нильса Бора, работами Резерфорда, Макса Планка и других физиков привело меня к некоторым общим заключениям, над которыми я имел возможность размышлять в период 1915—1917 годов. Уже в 1917 году я, взявши перо, мог на бумаге изложить свои мысли. Это был первый вариант моего исследования.

В 1919 году этот вариант по моей просьбе был прочитан профессором Юрием Викторовичем Вульфом и получил его одобрение, кроме двух-трех мест, которые он считал необходимым переработать. Я должен был согласиться с его мнением, дополнил свою работу, и после этого Юрий Викторович прочитал ее еще раз. Знаменитый русский кристаллофизик сам занимался изучением некоторых биологических явлений, и мои мысли пришлись ему по душе. «Опубликовать вам будет трудновато,— сказал он,— частных издателей нет, а в казенных — сидят чиновники». В последующий период мною было составлено обширное исследование, которое я назвал «Морфогенез и эволюция с точки зрения теории электронов». В этом исследовании впервые была дана, как это ясно видно из самого названия, трактовка наиболее важных биологических процессов, происходящих при участии электронов.

Я впервые привлек к объяснению жизненных процессов теорию электронов и некоторые положения квантовой механики в том виде, в котором они существовали в те годы, и, мне кажется, приблизился к пониманию очень важных электронных процессов, которые управляют жизненными явлениями. Конечно, моя теория в свете современной квантовой механики и биоэнергетики выглядела бы несколько наивной, но по тому времени ее можно было бы считать передовой!

Константин Эдуардович, прочитав мою рукопись, скатал более решительно, чем Ю. В. Вульф:

- 86 -
— Увы, вашу книгу не напечатают: она опередила научные представления. Ведь меня тоже не признали, как только я применил математику к биологии, все стали фыркать и смеяться... Чудак, мол, да и только.

В 1921 году я отвез свою рукопись Анатолию Васильевичу Луначарскому, который после двухнедельного ознакомления с ней, санкционировал ее публикацию. Тем не менее, калужское отделение Госиздата не могло самостоятельно решить вопрос о ценности моей работы и обратилось в Москву за консультацией. Там сочли, что одного разрешения А. В. Луначарского недостаточно!

Рукопись обошла в течение ближайших двух лет ряд московских рецензентов, и была признана не вполне понятной. Только два ученых почтили меня своим вниманием: профессор Н. К. Кольцов дал благоприятный отзыв и академик П. П. Лазарев, прочтя ее, написал короткую, но блестящую рецензию в Госиздат, адресовав ее непосредственно Отто Юльевичу Шмидту, заведывающему государственным издательством. Одновременно я представил две рецензии Ю. В. Вульфа и А. О. Бачинского. Отто Юльевич пригласил меня к себе и, показав рецензию П. П. Лазарева и Н. К. Кольцова, сказал:

— Петр Петрович очень талантливый, но увлекающийся человек, поэтому к его заключению мы относимся осторожно. Еще более осторожно мы относимся к заключению профессора Кольцова. Правда, в вашей работе ничего виталистического нет, вы применили теорию электронов и математику к биологическим явлениям, но, может быть, биологические явления и особенно такие сложные, как патология, нельзя еще объяснить состоянием электронов в живых молекулах. Про наследственность и говорить нечего. Там все ясно... Я очень сожалею, но печатать ваш труд преждевременно, несмотря на все эти четыре отзыва.

Он проводил меня до дверей своего кабинета, крепко пожал руку и на прощание тепло и искренне сказал:

— Мне лично ваши исследования весьма поправились еще и потому, что вы смело применяете математику и физику к биологическим процессам. Вы затронули девственную область науки, но поработайте в ней еще несколько лет — в вашем труде есть нечто такое, что не вполне ясно. Госиздат, к сожалению, сейчас не может взяться за публикацию вашего дискуссионного труда по уважительным причинам... Не сердитесь, прошу вас, на меня. Я огорчен,

- 87 -
что не могу быть вам полезным, как заведующий Госиздатом.

Я был удивлен тону речи этого молодого бородача, имя которого уже часто встречалось в прессе. Он был искренен, но печатать отказался, и я должен был смириться с этим фактом.

Я увез рукопись и, перелистывая ее в тот же вечер, никак не мог понять, в чем дело, отчего мне было отказано в ее публикации.

Петр Петрович Лазарев, узнав о безнадежности моих попыток издать книгу, меня утешил:

— Ничего, ничего, Александр Леонидович, все изменяется, хотя приходится долго ждать. Мне с моей ионной теорией возбуждения повезло.

В течение ряда лет я дополнял книгу, любовно обрабатывая отдельные главы, надеясь все-таки с прогрессом науки опубликовать ее, ибо с каждым годом ее смысл становился все понятнее и понятнее в связи с успехами физики и физической химии.

Должен признаться: я очень дорожил этой работой. Она с каждым годом становилась увлекательней. Возможно, что некоторые главы можно было бы опубликовать в периодических изданиях, но я этого делать не хотел. Любая из глав была доходчива и звучала, как музыкальный инструмент звучит в оркестре, именно во всей книге, а не соло. Я оберегал созданное мною от саморазжижения и саморасхищения, надеясь издать когда-либо книгу целиком. Я предвкушал острое чувство авторства именно такой книги, где, по сути дела, все тогда было ново. Применение теории электронов к наиболее интимным процессам в организме открывало, как мне тогда казалось и что в действительности оправдалось спустя 30—40 лет, перспективы не только в теоретических науках о жизни, но и в практической медицине, тем более что один из способов влияния на эти тонкие и глубокие процессы также был уже мною установлен. Аэроионы оправдывали мои надежды все больше и больше. В них я уже видел то «электрическое» средство, которое должно будет «лечить» органические молекулы от «электронной недостаточности». Как ни наивно было это утверждение, однако в наши дни оно оправдывается. Аэроионы стали могущественным лечебным средством при многочисленных заболеваниях, и применимость истинных аэроионов с каждым годом расширяется все более и более. Тогда мне казалось, что я напал на панацею древ-

- 88 -
них... Я гордился этой работой и очень любил каждую ее страницу. Так было до 1942 года, когда мой двадцатипятилетний труд, объемом около 40 печатных листов, погиб вместе с другими моими рукописями в количестве около ста папок научных материалов.

Сожалел ли я об этом? И да, и нет. В это время гибли миллионы человеческих жизней. Я — выжил, мой труд — исчез. Пусть будет так... Случайно сохранившееся письмо А. В. Луначарского напоминает мне о моих многолетних погибших усилиях. Утратить навсегда рукопись любимого труда — это, может быть, в какой-то мере равносильно утрате любимого ребенка. Но человек должен привыкать к таким потерям и стоически переносить свои горести.

Такова вкратце история моих исканий, неудач и катастроф, постигших меня на пути к новым научным концепциям. Но кому и какое дело до всех этих научных и жизненных перипетий и есть ли смысл в моем рассказе о настойчивых многолетних работах и утрате рукописи, которой я отдал лучшие годы моей жизни? За это время погиб не только мой труд, но и ушли из жизни люди, знакомые с ним. Умер Константин Эдуардович Циолковский, первый читатель и критик, умерли Н. К. Кольцов и П. П. Лазарев, Ю. В. Вульф и А. О. Бачинский, давшие моему труду столь лестную оценку, еще раньше умер мой отец, приложивший множество усилий, чтобы я в указанные периоды жизни мог спокойно работать... И глядя на письмо Анатолия Васильевича Луначарского, я могу лишь вспомнить невероятные трудности и отчаянное невезение, которые систематически постигают меня.

Мне поистине не везло. Невольно вспоминается знаменитая повесть М. Ю. Лермонтова «Герой нашего времени», первая часть которой начинается следующими словами:

«Я ехал на перекладных из Тифлиса. Вся поклажа моей тележки состояла из одного небольшого чемодана, который до половины был набит путевыми заметками о Грузии. Большая часть из них, к счастью для вас, потеряна, а чемодан с остальными вещами, к счастью для меня, остался цел».

Михаил Юрьевич не жалеет о своих пропавших записках. Его слова, запомнившиеся с детских лет, всегда служили мне источником утешения при жизненных невзгодах. Утраты в жизни не исключение, а правило, и к ним со временем следовало бы привыкнуть. Да вот нет же этой

- 89 -
привычки. И каждый раз при утрате, горе некий огонь сжигает часть твоей души, но она, как феникс, возрождается снова и снова, чтобы опять быть сожженной. И сколько раз!

Чижевский А. Л. Вся жизнь. – М. : Сов. Россия, 1974. – 208 с. : ил.- (Годы и люди).