Открытие: волны сердца

Олег Славин| опубликовано в номере №1296, май 1981
  • В закладки
  • Вставить в блог

– С чего все началось? Да, наверное, вот с таких пробирок. – Доктор физико-математических наук Анатолий Жаботинский показал лабораторный штатив, стоявший на столе.

На вид пробирки были самыми обычными. Вот только их содержимое вело себя, на мой взгляд, весьма странно. В одной пробирке жидкость то желтела, то вновь становилась бесцветной. В другой – периодами розовела. А в третьей вообще шла какая-то сине-красная чехарда...

Тик-так, тик-так... Как будто передо мной работали фантастические часы. Без стрелок, без циферблата, без привычных шестеренок и пружин, они все же шли – жидкость меняла цвет с пунктуальностью хронометра.

– Впервые такой феномен был замечен в начале пятидесятых годов Борисом Павловичем Белоусовым, – говорит Жаботинский.

Исследователь вел опыты с растворами бромноватой и лимонной кислот. Когда в качестве катализатора в пробирку были добавлены соли церия, ученый вдруг заметил, что реакция окисления лимонной кислоты протекает совершенно невероятным образом: раствор безостановочно, с определенной периодичностью меняет свою окраску.

Белоусов проверяет еще и еще раз. Нет, ошибки быть не может! Налицо новый, неизвестный ранее в химии вид реакций. Исследователь пишет статью, отправляет ее в химический журнал и получает... отказ.

Борис Павлович делает вторую попытку публикации, третью... И все же в 1959 году при поддержке молодого биохимика С. Э. Шноля статья была опубликована. Но не в химическом журнале, а в медицинском. Медиков подобные реакции интересовали еще меньше, чем химиков, и публикация, а вместе с ней и научная работа были, казалось, преданы забвению.

Однако дальнейшие события развивались вот каким образом.

Профессор Марк Ефремович Жаботинский всю сознательную жизнь занимается изучением волновых процессов. Сын тоже решил стать ученым. Благополучно окончил школу, поступил на физфак МГУ и... оказался одним из первых выпускников первой в Союзе, а возможно, и во всем мире кафедры биофизики. Словом, Анатолий Жаботинский стал физиком с биологическим уклоном.

– Или, если хотите, биологом с физическими наклонностями, – улыбается он.

Чем же должен заниматься полуфизик-полубиолог? Испробовано было многое. Начинающий ученый занимался и проблемами онкологии, и защитой окружающей среды, и исследованиями токсичности выхлопных газов автомобиля... И каждый раз чувствовал: все это не то...

В конце концов, видимо, сыграл свою роль наследственный интерес к разного рода волновым процессам. Через некоторое время научным руководителем аспиранта Жаботинского стал С. Э. Шноль. Тот самый, который когда-то помогал Белоусову. Руководитель рассказал о белоусовских опытах ученику. Так Анатолий стал еще и химиком.

Заинтересовавшись странным феноменом, он решил повторить эксперименты Белоусова. Провел один опыт, второй, десятый, сотый, тысячный... И через десять лет мир заговорил о реакции Белоусова – Жаботинского. Первый, самый трудный шаг был сделан.

Шаг второй мне хотелось бы прокомментировать известным изречением: «На свете нет ничего практичнее хорошей теории». Жаботинский попытался подвести теоретическую базу под известные факты. В результате его разработок стало понятно, что химическая система, обнаруженная Белоусовым, – всего лишь один пример огромного класса так называемых распределенных возбудимых систем. И дело тут не только в том, что, помимо известных кислот и церия, были найдены другие исходные вещества и новые катализаторы.

Распределенная возбудимая система потому так и называется, что раствор, содержащий смесь способных реагировать между собой веществ, обладает запасом свободной энергии, равномерно распределенной в пространстве и способной высвобождаться в любой точке этого пространства, причем сигналом к высвобождению энергии служит реакция в соседней точке.

Непонятно? Хорошо, давайте попробуем разобраться в этом важном моменте при помощи простого примера. И вовсе даже не из химии. Представьте себе лес, в котором живут зайцы и лисы. В хороший год, когда в лесу много травы и другого корма, количество зайцев увеличивается. Лисам становится легче охотиться, они приносят больше еды потомству, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа лис на следующий год. Но большее число лис съест больше зайцев. Количество зайцев уменьшится. В лесу меньше станет ободранных стволов и объеденного кустарника. Растительность станет набирать свою былую зеленую мощь. А тем временем малое число зайцев приведет к сокращению числа лис. А малое число лис и большое количество корма приведут к росту поголовья зайцев. А большее количество зайцев...

Кажется, достаточно. Вы уже поняли, как работает подобная распределенная возбудимая система. Изменение ситуации в одной точке, на одном этапе, немедленно ведет к перестройке реакции в других: система постоянно колеблется вокруг какого-то оптимума. То есть, говоря другими словами, в распределенных возбудимых системах имеются условия для возникновения автоколебаний или автоволн.

В природе, повторяю, множество таких систем. И среди них распространение нервного импульса. Нерв, будучи раздраженным в одной точке, посылает сигнал, который не затухает; волна возбуждения, попав на соседний участок, вызывает в нем ответную реакцию, которая, в свою очередь, передается дальше.

Почему именно на эту систему стоило обратить особое внимание, вы сейчас поймете. Рассказывает кандидат физико-математических наук Альберт Заикин:

– В конце пятидесятых годов активно обсуждался вопрос о возможности создания так называемого нейристора – устройства, моделирующего нервное волокно. Идея эта была привлекательна тем, что такие элементы способны выполнять все необходимые логические операции, а соединяя нейристоры между собой различными способами, можно было бы создавать вычислительные машины любой сложности…

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 6-м номере читайте об одном из лучших режиссеров нашей страны Никите Сергеевиче Михалкове, о  яркой и очень непростой жизни знаменитого гусара Дениса Давыдова, об истории любви крепостного художника Василия Тропинина, о жизни и творчестве актера Ефима Копеляна, интервью с популярнейшим певцом Сосо Павлиашвили, детектив Ларисы Королевой и генерал-лейтенанта полиции Алексея Лапина «Все и ничего и многое другое.



Виджет Архива Смены