Электрохимия и сигналы с информацией

Электрохимия и сигналы с информацией

Итак, выше мы философски оценили наше тело — чтобы наше тело функционировало, требуется сила извне тела, поскольку тех сил, которые известны химии, для жизни тела явно недостаточно.

И поскольку это явно не механические силы и, как показано выше, явно не химические, то остаются только силы полей.

Поскольку я употребил понятие поля в физическом смысле, то надо бы дать полю определение. В Википедии дается по нынешним временам простенькое такое определение тому, что такое поле: «По?ле в физике — физический объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамическим уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравнениями поля или полевыми уравнениями — обычно это дифференциальные уравнения в частных производных. Другими словами, физическое поле представляется некоторой динамической физической величиной (называемой полевой переменной), определенной во всех точках пространства и принимающей, вообще говоря, разные значения в разных точках пространства, к тому же меняющейся со временем…»

Не радуйтесь — то, что вы прочли выше, это еще не определение поля, а только начало определения, а само современное определение поля в десять раз длиннее. Но мне хватило и этого начала: «По?ле в физике — физический объект… описываемый полем…». (Интересно, что бы сказали агрономы о теоретиках сельского хозяйства, если бы прочли в агрономической литературе, что «поле в сельском хозяйстве — это растения, описываемые полем»?) Поскольку я уже раньше подобное читал («Веревка — это вервие простое»), то я чтение этого определения из Википедии и закончу на его начале. А вместо этого определения возьму определение с тех давних времен, когда ученые еще не овладели всеми премудростями научной методы имени святого Эйнштейна и не просто болтали иностранные слова, но и образно представляли то, о чем они говорят.

В те давние времена определение поля звучало так: «Поле — это распространенная в пространстве сила». Все.

Какая это сила — магнитная, электрическая или гравитационная — второй вопрос. Главное, что это пространство, в котором на вещество действует сила или силы. Поэтому я и пишу, что если в организме живого существа силы соединения атомов в молекулы действуют не так, как вне организма, то, значит, на силы, соединяющие атомы в молекулы, наложились иные силы — силы поля или полей.

Что это могут быть за поля? Давайте начнем размышлять об этом, перейдя к устройству нас, людей, и будем исходить из того, чем этим полям требуется заниматься.

Итак, мы, люди (под чем, повторю в который раз, я имею в виду не тело, а нашу личность — наши способности запоминать, мыслить и наши эмоции), существуем в природе помимо нашей воли, посему для нас уместна аналогия с известными нам устройствами записи и обработки информации. Но для их функционирования эти устройства должны содержать:

— устройство для получения и кодирования по времени информационного сигнала;

— устройство, которое принимает этот сигнал и преобразует его в вид, необходимый для записи информации на устойчивой к внешним воздействиям подложке;

— устройство для записи информации на подложке;

— саму подложку для записи информации;

— устройство для считывания этой информации.

Начнем с первого и главного — для нашего функционирования нужен сигнал, структурированный (кодированный) во времени.

В компьютере, к примеру, электрическое поле структурируется тем, что несущее информацию электрическое поле по времени меняется, то есть в какие-то отрезки времени напряжение его равно 5 вольтам, в какие-то менее 1 вольта, эти напряжения принимаются за ноль и единицу (за точку и тире), а сочетанием этих напряжений поля кодируется информация. Поскольку электрическое и магнитное поля распространяются с огромной скоростью — 300 000 километров в секунду, то в секунду возможна передача огромного объема информации. Что-то похожее обязано быть и у нас, у людей, поскольку хотя мы и не компьютер, но записываем и считываем информацию тоже с огромной скоростью, по ощущениям, практически мгновенно, не так ли? А вот по мнению специалистов, занимающихся компьютерной техникой, скорость нашего мышления вообще запредельная, скажем: «Если бы человеческий мозг был компьютером, он мог бы выполнять 38 тысяч триллионов операций в секунду. Самый мощный суперкомпьютер в мире, BlueGene, может выполнять только 0,002 % от этого». С точки зрения химии создать компьютер из атомов и молекул головного мозга невозможно, но предположим, что удалось бы. Мозг человека имеет максимальную тактовую частоту 30 герц (тактов в секунду), но специалисты-компьютерщики допускают его возможность в пределах 230–240 герц. Но на самом деле наши мыслительные способности специалисты оценивают в 12 терагерц, то есть в 50 миллиардов раз больше! Таким образом, никакое вещество нашего мозга к нашему мышлению и сознанию отношения не имеет — оно не способно на такой подвиг. Но об этом позже, а сейчас вернемся к вопросу: какой сигнал для записи информации используют живые существа?

Для порядка предположим, что это механический сигнал, как в граммофоне. Сразу отбросим эту гипотезу — не видно ни рычагов для передачи механического сигнала, ни борозд с записью информации.

Химический сигнал? Тут дело не то что сложнее, а просто запутаннее из-за стремления биологов объяснить непонятное неопределенным. Вот мой оппонент, познавший истину из учебников, поясняет мне: «Наши органы чувств преобразуют внешние сигналы раздражения в электрохимические сигналы в виде нервных импульсов, которые по нервным волокнам попадают в мозг (спинной или головной). Далее эти импульсы воздействуют на нейронную сеть, меняя ее электрические характеристики (напряжения на разных участках), в результате чего происходит перераспределение электроактивного вещества внутри нейронов этой сети — такое перераспределение влечет за собой создание внутри сети устойчивого на некоторое время электрохимического контура, который представляет собой отражение информации, поступающей на органы чувств». Звучит умно и грамотно, но смущает неопределенность: «электрохимические сигналы», «нервные импульсы», «нейронная сеть», «электроактивное вещество», «электрохимический контур», — это что такое, как это выглядит?

Оппонент, кстати, достаточно интересуется вопросом, чтобы понимать, что собственно химия тут бессильна — она никакие сигналы выдать не способна. Но и то, что оппонент написал об электрохимии, что-то объясняет только ему самому.

Поэтому я и задал оппоненту вопрос, как он представляет себе хотя бы этот самый «электрохимический сигнал», а заодно посоветовал разобраться, что входит в круг вопросов, изучаемых электрохимией. Быстро получил ответ:

«Электрохимический сигнал он потому и электрохимический, что передается с помощью комбинирования электричества и химических реакций. Его скорость (как было ранее сказано в одной из предыдущих тем — это же можно проверить в учебниках по биологии) максимальна для человека в 120 м/с (установлено экспериментами) — это не 300 000 км/с, как для электрического сигнала, но и не взрыв — как в химических реакциях. При его распространении происходит чередование: сначала в некоторой области повышается электрический потенциал — за счет этого происходит перераспределение электроактивного вещества (ионы калия/натрия и др. — какие именно см. Википедию или учебники по биологии), которое в свою очередь генерит новый электрический потенциал, но уже со смещением в соседнюю область и т. д. — то есть идет распространение импульса».

Как и ожидалось, старая неопределенность — «электрохимический сигнал» объясняется новой неопределенностью — некой «комбинацией электричества и химических реакций». И эта «комбинация» каким-то неведомым образом «генерит» электрический потенциал в одной точке, а эта точка как-то сама переползает по нервным волокнам со скоростью 120 м/с. Ну и, разумеется, отсылка к умным людям, написавшим умные разъяснения в справочной литературе. Как без этого?

Что касается моего совета разобраться с тем, чем занимается электрохимия, то оппонент тоже не заморачивался, а процитировал определение, сделав в нем выделения шрифтом: «Вот цитата из БСЭ: «Электрохимия, раздел физической химии, предметом изучения которого являются объемные и поверхностные свойства твердых и жидких тел, содержащих подвижные ионы и механизмы процессов с участием ионов на границах раздела и в объеме тел. Практическое значение электрохимических процессов, их роль в живом организме, своеобразие экспериментальной техники привели к выделению Э. в самостоятельный раздел науки».

Остановлюсь на этом определении. В нем настолько все «научно» правильно, что невольно вспоминается анекдот.

Холмс и Ватсон полетели на воздушном шаре, попали в туман, заблудились, приспустились к земле и увидели идущего по дороге джентльмена.

— Сэр, вы не подскажете, где мы находимся? — спросил Холмс.

— Вы находитесь в корзине воздушного шара, — ответил джентльмен.

— Сэр, вы наверняка ученый, — заметил Холмс.

— А как вы узнали? — удивился джентльмен.

— Только ученый может дать ответ настолько же точный, насколько и бесполезный.

Вспомним уже написанное выше, — изучением всей материи занимается физика, ее подраздел, занимающийся вопросами превращения веществ в ходе только химических реакций (без разрушения ядра атомов), называется химией. Вопрос — вот что в этом определении из БСЭ указывает хотя бы на химию как таковую, кроме самого слова «химия»? И как можно понять, чем занимается в свою очередь подраздел химии, названный электрохимией? Не мудрено, что только человек, абсолютно не понимающий, о чем идет речь, мог соблазниться таким определением, но об этом ниже, а сейчас продолжу объяснения оппонента и то, как он видит электрохимический сигнал, несущий информацию, и передачу этого сигнала в теле организма.

«И что я не так написал про электрохимический сигнал?

Представьте себе, что вы между двумя пунктами А и Б выложили в линию с десяток направленных громкоговорителей с микрофонами на расстоянии 1 км друг от друга и начали с их помощью передавать речь из А в Б. Как вам назвать такой сигнал передачи? Акустический? Но ведь в громкоговорителях (не забываем, они с микрофонами) акустический сигнал преобразуется в электрический! Электрический? Но он затем усиливается и вновь преобразуется в акустический! Так как же его назвать? Логично было бы электроакустический — указывая на то, что в его передаче участвуют как звуковые волны, так и электрический ток». Думаю, что оппонент описал массовое представление биологов об электрохимии.

В Википедии статью о том, что исследует электрохимия, писал не такой умный ученый, как статью в БСЭ, поэтому у него и получилось точнее: «Электрохимия исследует процессы окисления и восстановления, протекающие на пространственно-разделенных электродах, перенос ионов и электронов. Прямой перенос заряда с молекулы на молекулу в электрохимии не рассматривается».

Сначала акцентируем внимание на последней строчке: «Прямой перенос заряда с молекулы на молекулу в электрохимии не рассматривается». Это ограничение означает, что заявленная оппонентом схема — «между двумя пунктами А и Б выложили в линию с десяток направленных громкоговорителей с микрофонами на расстоянии 1 км друг от друга и начали с их помощью передавать речь из А в Б», — к электрохимии не имеет отношения. Если уж образно представлять себе схему электрохимического процесса, то по этой схеме из пункта А в пункт Б бежит гонец с информацией. И даже без микрофона и репродуктора.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.