Электричество и человек

колебательные движения, описывая сложную «звездочку». В третьих, зрачок –

или отверстие для света, может очень сильно изменять свою пропускную

способность посредством мышц. Эти свойства и делают глаз сверхсложной и

сверхточной системой, которой не существует аналогов в технике.

Периферическая нервная система

Нервная система. Это понятие состоит из двух основных частей –

центральная и периферическая системы. Рассмотрим периферическую нервную

систему. Она состоит из нервных волокон или нервов. Вообще нервная система

– очень сложная и, тем не менее, эффективная система. Ведь именно благодаря

ей все процессы контролируются и управляются, благодаря ей проходят серии

импульсов, «докладывающих» о состоянии органов, а также внешней среды,

обеспечивается приток информации, необходимой для дальнейшего развития.

В машинах и приборах человек использует провода, изготовленные из

металлов, природа же использует органические материалы, причем «проводники»

- нервы – ничего от этого не теряют, а наоборот, выигрывают. Нервы

настолько совершенны, что имеют способность к самообновлению, чем не

обладают проводники, созданные человеком.

У человека имеется несколько сотен разновидностей сенсорных устройств,

сигнализаторов, это часто затрудняет выбор и универсальность этих приборов.

У живых существ их всего несколько, но, тем не менее, они

высокочувствительны при малых размерах и практически универсальны.

Рассмотрим строение «проводников» - нервов.

Нервы имеют сложное строение, но в целом его можно представить как

кабель связи, собственно для того он и служит. При этом как провода с

изоляцией бывают нервные волокна с оболочкой – миелиновым покрытием, так и

провода без изоляции – волокна без покрытия. Но есть и некоторые различия:

при передаче энергетического импульса по проволочке, материал, из которого

изготовлен проводник, остается целым, в случае же прохождения импульса по

нервному волокну, оно начинает последовательно разрушаться и

восстанавливаться по пути следования импульса. Примерно представить себе

это можно, если провести такой эксперимент. Если стальную проволочку

натянуть в сосуде с 60 – 70% азотной кислотой, то очень скоро она покроется

слоем окиси. Если после этого каким-либо «раздражителем» (электрическим

током, например) нарушить целостность пленки окиси, то от места раздражения

по «нерву» пробежит «волна возбуждения», о чем свидетельствует выделение

пузырьков и почернение проволочки. После этого «нерв» возвращается в

первоначальное состояние. Но для того чтобы по нерву пробежала волна

импульсов, необходимо получить эти самые импульсы. Поэтому необходимо

рассмотреть также и строение нервных клеток – нейронов.

Строение подробно описано в учебнике по биологии, так что не буду

останавливаться на этом. Перейду сразу к функциям.

При возбуждении нерва изменяется обмен веществ: возрастает потребление

кислорода и выделение углекислого газа и аммиака, увеличивается распад

углеводов и богатых энергией молекул АТФ. Растет также и выделение тепловой

энергии. Последнее очень невелико – одиночный импульс вызывает выделение

тепла в количестве 2*10-10 кал/см2.

Но наиболее ярким проявлением процессов возбуждения в протоплазме

являются изменения электрохимической активности.

Как описывалось выше, клетки способны вырабатывать энергию, в данном

случае это связывается с различной концентрацией положительных и

отрицательных ионов (калия и натрия). Ток покоя (или разность потенциалов

между внешней и внутренней стороной мембраны) обычно равен 50 – 90 мВ. При

возбуждении в мембране открывается проход, и ионы натрия поступают в

клетку, что изменяет ее заряд на положительный. При генерации импульса все

происходит наоборот. Амплитуда тока действия тела нейрона достигает обычно

80 – 110 мВ. После генерации тока действия наступает период полной

невозбудимости, или иначе абсолютная рефрактерная фаза. Хотя и правильность

этого вывода довольно сомнительна, его используют в науке, хотя все более

устанавливается позиция электронная теория биопотенциалов.

Вернемся к нервам. Природа для увеличения скорости передачи импульса

использует различные способы.

У нервов, не покрытых оболочкой, это осуществляется увеличением

диаметра.

У покрытых же нервов, обладающих высоким сопротивлением, работает,

кроме того, очень интересный механизм. Миелиновая оболочка не сплошная, она

через определенные промежутки прерывается так называемыми перехватами

Ранвье. Оказывается, возбуждение возникает только в этих перехватах и

перебрасывается, скачет от перехвата к перехвату. Таким образом, сигнал в

аксонах проводиться без затухания или, как говорят, бездекрементно.

Все время говорят: «Импульс передается к тому-то, импульс происходит в

результате того-то и того-то», но ведь по нерву очень редко передаются

одиночные импульсы, гораздо чаще информация передается пачками импульсов,

причем различных как по частоте, так и по временному интервалу. Поэтому все

импульсы различны и легко мозгу обнаружить и анализировать ощущения, в

результате которых был подан сигнал. Таким же образом информация передается

в различные участки нашего организма.

Нервные клетки обладают способностью «отвечать» на раздражение с

постоянным ритмом. Поэтому вводится понятие лабильности, или

физиологической подвижности, под которой понимается большая или меньшая

скорость элементарных реакций, составляющих суть функциональной активности.

За меру лабильности принимают наибольшее количество токов действия, которое

данное возбудимое образование может воспроизводить в единицу времени

синхронно с ритмом раздражения. В ходе экспериментов было выявлено очень

интересное явление, при очень высокой частоте, нервные клетки сначала не

успевают за ритмом, но постепенно они подтягиваются к нему и вскоре снова

появляется синхронность. Все это очень напоминает работу некоторых

электронных схем, или релаксационных генераторов, простейший из которых

может быть выполнен на неоновой лампе, включенной последовательно

конденсатору через понижающее сопротивление. Конденсатор периодически

заряжается. В ходе разрядки ток через сопротивление попадает на неоновую

лампу и заставляет ее вспыхивать.

Была высказана гипотеза о том, что торможение нервных реакций

является последствием релаксационных колебаний таких генераторов,

появляющихся в результате перегрузки нервных клеток высокоэнергетическими

веществами. Таким образом нервная система действует наподобие компьютера:

импульсы регуляции и импульсы-информаторы поступают не постоянно, а с

некоей определенной частотой, которая, вполне может изменяться в

зависимости от конкретных условий. Как было проверено на опытах, клетка, на

которую было подано предварительное низкое напряжение, начинает гораздо

быстрее (в 3 и более раз) воспринимать импульсы, поступающие извне.

Также известно то, что нервная система имеет связи со всеми ее

составными частями. Было выявлено, что происходит наложение внешнего

электрического тока на ток, протекающий по всем клеткам человека. При этом

механизм наложения очень сильно отличается от наложения электрического тока

на батарею от фонаря при химической реакции. В таком случае изменилась бы

только скорость протекания реакции и незначительно остальные параметры. В

случае с человеком происходят значительные изменения по всему организму.

Попутно это доказывает, что регуляция осуществляется именно электрическими

импульсами.

Влияние внешнего электрического тока на клетку и организм

Несколько веков назад впервые было описано поражение человека током

при случайном соприкосновении с токоведущими частями. Смерть наступила

мгновенно. Подобные случаи смерти, вызванной электрическим током, начали

регистрировать и изучать; при этом по мере расширения применения

электричества число их росло. Мнение было единое – смерть наступает

мгновенно, без каких-либо, как правило, признаков существенных изменений на

теле. Исключение составляли случаи, когда поражение сопровождалось ожогом

электрической дуги.

Важно одно: при мгновенной смерти от электрического тока, по-

видимому, имеет место нарушение электропроводимости центральной нервной

системы, управляющей основными, жизненно необходимыми функциями организма.

Так как все реакции, происходящие внутри организма, регулируются

импульсами электрического тока, то можно предположить, что изменение

последовательности подачи импульсов, их амплитуды, частоты появления и

влечет за собой изменения прежде всего на клеточном уровне. Объяснить это

можно только нарушением движения зарядоносителей в клетках центральной и

периферической нервной систем и их связях, которое может возникнуть в ряде

случаев и при очень маленьких напряжениях и токах от внешних источниках

напряжения, а это нарушение приводит к полному или частичному прекращению

питания клеток кислородом. Выше было показано, что в сложных биополимерных

системах, энергия связи между электронами и ядром очень мала. Она может

достигать 0,01 эВ и даже меньше. При токе 1 мкА, прошедшем через тело

человека при электротравме, в его тканях поглощается энергия, на много

порядков превышающая энергию связи электронной структуры нервной системы, и

поэтому есть все основания предполагать, что даже при очень малых токах

может быть нарушена электропроводимость в организме, и, как следствие,

могут наступить серьезные нарушения состояния человека. Вероятно, что в

результате подобного изменения нарушается усваивание кислорода клеткой и

она погибает. При этом для того, чтобы необратимые изменения наступили,

необходимо совсем небольшое напряжение. Самое интересное заключается в том,

почему при выполнении казни преступников посредством электрического стула

используя большое напряжение (от 2000) и значительные силы тока смерть

наступает через долгий промежуток времени. Для ускорения ее необходимо либо

увеличить напряжение в несколько раз, либо прикладывать это же напряжение

на долгий срок. Вероятно, что при подаче очень высокого напряжения

включается своеобразный механизм защиты – весь организм или только кожа

принимает свойство полупроводника обладать огромным сопротивлением при

подаче обратного напряжения, причем тело человека всегда будет обладать

наибольшим сопротивлением независимо от направления тока. Возможно так

своеобразно действуют особые клетки, входящие в состав организма. Это

служит доказательством специфической проводимости живого организма при

несомненном наличии в ней электронной и электронно-дырочной проводимостей.

Но электрический ток обладает не только смертоносным действием. Он

может и помогать людям. Например, в ходе экспериментов по взаимодействию

биотоков человека и электрического тока был разработан аппарат под

названием «Электросон». Его действие основано на прохождении через тело

человека импульсов тока с частотой в несколько сотен килогерц небольшой

амплитуды. Электроды при этом накладываются на области висков. Через

несколько десятков секунд после включения электрического тока человек

засыпает. Результаты ученых позволяют утверждать, что данный аппарат не

оказывает побочного влияния на организм человека, в противоположность

наркотическим средствам, применяемым для введения человека в состояние

глубокого сна, необходимого для обезбаливания в процессе операции. Выход из

сна в данном случае очень длителен и опасен, в то время как. отключив

«электросон», пробуждение происходит течение нескольких минут без

последствий для оперируемого.

Электроток может применяться и для введения лекарственных веществ

через кожу. При этом процесс совершенно безболезненный и безвредный.

Происходит он по свойствам электролиза. В данном случае электрический ток

переносит ионы препарата в организм человека, не нарушая структуры его

защитной оболочки. Называется это явление электрофорезом.

Как было сказано выше тело человека обладает различным сопротивлением

– от нескольких сотен килоом до десятков ом. Причем наименьшим

сопротивлением обладают особые точки, являющиеся пересечением регулирующих

волокон. При воздействии тока на эти точки можно изменять направление

течения процессов, следовательно изменять состояние органов и тканей.

Раньше воздействие осуществлялось посредством игл, теперь же выяснено, что

более мощным стимулирующим действием обладает ток определенной частоты. Уже

созданы и используются в медицине электростимуляторы точек.

Очень интересен с точки зрения физики феномен телекинеза: перемещения

предметов человеком одним усилием воли. При исследованиях было обнаружено,

что в момент перемещения на руках экстрасенса присутствует своеобразный пар

из заряженных частиц. Значит объяснить перемещение предметов можно

используя свойства электростатического отталкивания и притягивания тел.

Другое дело как образуется этот «пар». Скорее всего в этот момент клетки

начинают генерировать огромное количество энергии, выходящее из организма

посредством клеток-выводов, способных накапливать весьма большой заряд.

Такое вполне возможно, учитывая, что емкость тела зависит от расстояния

между обкладками и площадью обкладок. На коже расположено огромное

количество клеток, которые вполне могут являться конденсаторами, где

обкладками будут являться мембраны, а диэлектриком – какое-то органическое

образование, например, цитоплазма.

Теория существования магнитного поля

Как известно, магнитное поле всегда сопутствует электрическому току,

поэтому несколько слов скажем о магнитном поле окружающей среды. Магнитное

поле окружающей среды. Магнитное поле складывается из двух основных

составляющих: магнитных полей, создаваемых электрифицированным транспортом,

электродвигателями и генераторами, линиями электропередачи и т.п.;

магнитного поля земли. Магнитное поле характеризуется значением

напряженности. Напряженность поля от искусственных источников можно

определить только при данном числе и расположении электротехнических

установок. Магнитное поле Земли характеризуется строго определенными

составляющими. Хотя тоже по численным значениям оно может изменяться.

Магнитное поле Земли характеризуется следующими основными

параметрами: величинами магнитного склонения и магнитного наклонения и

численными значениями напряженности магнитного поля. Магнитное склонение

представляет собой угол между астрономическим и магнитным меридианом.

Астрономический меридиан – направление, определяющее истинное положение

север – юг в данном месте. Магнитный меридиан – воображаемая линия на

земной поверхности, совпадающая с направлением земного магнитного поля.

Магнитное наклонение – угол между горизонтальной плоскостью и направлением

вектора напряженности магнитного поля. За единицу напряженности магнитного

поля принимают ампер на метр. (А/м).

Различают вертикальную и горизонтальную составляющие вектора

напряженности магнитного поля. На магнитных полюсах вертикальная

составляющая и вектор полной напряженности равны друг другу. Горизонтальная

составляющая равна нулю. У магнитных полюсов свободно подвешенная магнитная

стрелка принимает вертикальное положение. На магнитном экваторе вектор

напряженности направлен горизонтально.

Строгой теории происхождения магнитного поля Земли пока нет. В разное

время выдвигались различные теории, которые впоследствии опровергались.

Кратко можно сказать только об одной гипотезе, которая в настоящее время

довольно популярна у метеорологов.

В толще Земли, в её расплавленной части происходит движение

зарядоносителей, создающих вихревые токи. Магнитное поле этих токов и

образует наблюдаемое магнитное поле. Перемещение отдельных замкнутых систем

токов в ядре или изменение их интенсивности приводит к изменению магнитного

поля во времени, наблюдаемому на поверхности Земли в виде великого хода.

Следует принять во внимание и следующее. Существует движение

зарядоносителей и в атмосфере. Особенно сильно оно в верхних слоях

атмосферы, в частности в ее ионизационных слоях. Магнитные поля,

создаваемые этими токами, накладываются на магнитные поля вихревых токов

массы Земли, в результате чего в атмосфере, во всех ее слоях существует

суммарное единое магнитное поле, в котором возникла жизнь, а затем и

человек. Напряженность магнитного поля на поверхности Земли в целом

невелика и непостоянна: она колеблется по суткам, месяцам, годам.

Происходят резкие локальные увеличения напряженности. Причина их –

спорадические явления, возникающие на Солнце и сопровождающиеся изменением

солнечной активности. При этих явлениях от Солнца к Земле устремляются

потоки ультрафиолетовой и рентгеновской радиации, радиации более жесткого

излучения и потоки корпускулярного излучения. Взаимодействие их с

элементарными частицами в верхних слоях атмосферы приводит к резкому

увеличению потоков зарядоносителей, магнитные поля которых вызывают

увеличение напряженности магнитного поля Земли, называемое магнитной бурей.

Во время магнитных бурь, продолжающихся от минут до суток, напряженность

магнитного поля Земли возрастает в сотни и иногда даже тысячи раз.

Но через какие механизмы осуществляется влияние магнитных полей на

человека? Электрические поля, электрические токи так или иначе проявляют

свое влияние через взаимодействие с электрическими параметрами живого

организма. А в любом проводнике под действием изменяющегося магнитного поля

возникает ток самоиндукции, который накладывается на электрические

колебания , происходящие в нашем организме. Влияние магнитного поля было

обнаружено, поэтому можно говорить о взаимодействии поля с магнитными

свойствами живого организма. Характерная особенность магнитного поля

заключается в том, что организм «прозрачен» для магнитного поля. От

механического воздействия организм в той или иной степени защищен

мускулатурой, от система кровообращения и мускулатура, обладающие

электропроводимостью, могут в известной степени шунтировать опасный ток.

Проникающая радиация частично или полностью поглощается в поверхностях

областей тела. И только магнитное поле действует на весь организм сразу в

целом: от тела и органа до клетки и отдельных ее молекул и атомов.

Примеры влияния магнитных бурь на живой организм вызвали

необходимость проведения исследований. Причем сложность заключалась в том,

что область измерения малых магнитных величин является одной из сложнейших

областей измерительной техники. Только в 60 годах появились протонные

магнитометры, обладающие достаточной разрешающей способностью и точностью,

а до их появления основным прибором, измеряющим магнитные поля, являлась,

по существу, магнитная стрелка, поворачивающаяся по направлению силовых

линий магнитного поля. При исследованиях наличие переменного магнитного

поля, возникающего при работе сердечной мышцы.

Были также созданы приборы – магнитокардиографы. Огромная сложность и

чувствительность к механическим повреждениям этого прибора обуславливается

его устройством. Достаточно сказать, что в первых преобразователях

первичной информации в нем использовались катушки с несколькими миллионами

витков.

Где же источники магнитных полей у живых организмов? Как они

взаимодействуют с магнитными полями атмосферы?

Сначала об источниках. В начале мы останавливались на движении

зарядоносителей, на сложной природе биоэлектричества, отмечая важнейшую

роль в процессах жизнедеятельности биотоков, создаваемых мигрирующими по

молекуле электронами и ионами. В первом приближении можно считать, что эти

токи, переменные по значению, и являются источниками магнитных полей живого

организма, в частности сердечной мышцы. Это показывает, что на

биоэлектричество распространяются законы электромагнетизма: возникает и

изменяется по значению ток, возникают и изменяются магнитные поля. В

контуре, обладающем электропроводимостью, помещенном в переменное магнитное

поле, возникает электрический ток; возникает он и в том случае, если

электропроводящий контур перемещается в постоянном магнитном поле. Все это

присуще и биомагнетизму, магнитные явления, несомненно, отражают очень

тонкие и сложные явления, происходящие в живом организме.

Следующим важным этапом является изучение взаимодействия магнитного

поля человека и окружающей его среды.

Проанализировав многочисленные вызовы «скорой помощи», было выявлено

следующее: число вызовов зависит от параметров окружающей среды. Из них

основными оказались характер изменения магнитного поля и резкие перепады

суточной температуры и атмосферного давления при определенном соотношении

всех других параметров.

Биоэлектрические и биомагнитные явления тесно связаны с

электричеством и магнетизмом окружающей атмосферы и всеми ее физическими

параметрами. А человек является неотъемлемой частью окружающей живой среды

– живых организмов. Поэтому изучение связи магнитных и электрических

полей, а так как они являются неотъемлемыми частями одного поля –

электромагнитного, дает возможность регулировать и создавать оптимальные

условия среды, окружающей человека, и условия его жизнедеятельности.

Ученые давно разделили весь электромагнитный спектр на части - по

частоте излучения от низкочастотного (иначе звуковых колебаний) до

высокочастотного (иначе световых колебаниях). Но ведь по такому принципу

делится и шкала механических колебаний: от инфразвука (колебания низкой

частоты) до ультразвука (колебания высокой частоты). но части шкал примерно

соответствуют друг другу (говоря о звуке, я упоминал, что низкочастотные

колебания воздуха преобразуются в низкочастотные колебания электрического

тока), поэтому ультразвук и электромагнитные колебания сверхвысокой частоты

равно как инфразвук и колебания низкой частоты могут губительно

воздействовать на организм человека.

В своей работе я закончил изучения механизма взаимодействия

электрических и магнитных полей на человека. Но в жизни осталось очень

много интересных и удивительных вещей, которые волнуют разум человека.

Например, о влиянии инфразвука на живые существа. Он способен вызвать

чувство необъяснимого страха или погубить живые существа – комнатные

растения. Даже человек может погибнуть – этим объясняется загадочные смерти

людей в море без видимых признаков насильственной смерти. Это

подтверждается фактом увядания растений в атмосфере повышенного

инфразвукового шума. Также интересно значение проклятия – почему же оно

действует и довольно эффективно? Влияет не только инфразвук, но и обычный,

воспринимаемый звук – музыка. Она способна повысить показатели удоя молока

у коров, а способна ввести человека в состояние транса (свойство музыки,

используемое индийскими факирами). Интересно также другое: почему люди

видят привидения? Некоторые исследователи объясняют это возникновением в

мозгу человека объемных голограмм под действием ультразвука или

высокочастотных электромагнитных колебаний.

Страницы: 1, 2, 3