Сенсация. Призраки молекул и полей
ЧАСТЬ 1
В прошлом году сначала из газет, а потом уж из научных «журналов, мы узнали о крупнейшей научной сенсации — открытии высокотемпературной сверхпроводимости, почти сразу же удостоенном Нобелевской премии по физике («Химия и жизнь», 1987, № 6 и 7; 1988, № 2 и 6). А только что газеты же («За рубежом», 1988, № 30) донесли до нас вести об еще более удивительном исследовании, приведшем в полное недоумение ученый мир. Вопрос ставится так: либо рушатся наши представления о молекулярной физике, либо авторов этой работы (тринадцать человек — как раз «чертову дюжину») следует пригвоздить к позорному столбу за некомпетентность, а то и за преднамеренную мистификацию. Дело в том, что они утверждают, будто отчетливой и притом весьма специфической биологической активностью способны обладать водные растворы... практически не содержащие ни одной молекулы биологически активного вещества!
Газета «За рубежом» опубликовала свои материалы (подборку сообщений из иностранных популярных изданий) в конце июля со ссылкой на первоисточник — чрезвычайно авторитетный английский научный журнал «Nature» от 30 июня 1988 г. (т. 333, № 6176, с. 816—818).
Коротко о содержании работы, выполненной четырьмя сотрудниками известного французского университета Пари-Сюд (П. Белоном, Ж. Сан-Лоди и Б. Пуатеваном под руководством Ж. Бенвениста) и независимо проверенной по настоянию редакции «Nature» двумя итальянцами, двумя канадцами и пятью израильтянами, подписи которых тоже стоят под статьей, озаглавленной «Дегрануляция человеческих базофилов, вызываемая очень разбавленными антисыворотками против IgE».
Базофилы — разновидность белых кровяных клеток, на поверхности которых находятся антитела типа иммуноглобулина Е (IgE). Базофилы содержат гранулы, которые окрашиваются основными красителями и становятся видимыми под микроскопом; под действием иммунологических факторов, подобных аллергенам и антисывороткам, способным строго специфично связываться с IgE, базофилы претерпевают изменения, в результате которых гранулы теряют способность окрашиваться. Это явление, как раз и называемое дегрануляцией, хорошо согласуется с другими методами диагностики иммунологических реакций организма.
Обычно дегрануляцию базофилов наблюдают при обработке антисыворотками в разбавлении 1е-3, когда концентрация действующего начала (с молекулярной массой около 150 тыс. единиц) оказывается не меньшей 2,2е-9 M. Однако авторы заметили, что эффект наблюдается и при концентрациях до 2,2е-18 М, и поэтому изучили область сверхмалых концентраций. Вернее, чудовищно малых, достигающих 2,2е-126 М. А еще вернее, практически чистой воды, в которой лишь когда-то побывали молекулы антисыворотки, поскольку при разбавлении 1е-120 в 1 л раствора содержится 6Е23 Х 2,2е-126 М = 1е-102 молекул вещества, или одна молекула в 1Е+102 л раствора. Для сравнения заметим, что объем всей видимой части Вселенной (радиусом около 10 млрд. световых лет) составляет примерно 3,5Е+51 л...
Образцы антисыворотки готовили по правилам, принятым в гомеопатической практике: исходный раствор разбавляли в 10 или 100 раз чистым растворителем (главным образом, водой), энергично перемешивали 10 секунд, потом снова разбавляли, снова перемешивали и т. д. В результате получали набор растворов, концентрация которых изменялась в пределах от 1е-2 до 1е-120 от исходной; эти растворы и проверяли на способность вызывать дегрануляцию базофилов.
Как вы думаете, какой вид имеет экспериментально обнаруженная зависимость активности антисыворотки от ее концентрации? Никогда не угадаете: она имеет вид периодической кривой со множеством регулярно повторяющихся максимумов и минимумов — экстремумов. Минимумов, лежащих практически на нуле активности, и максимумов, расположенных между 40 и 60 % максимально возможной активности. Средняя же биологическая активность растворов (15—20 %) не изменялась во всем изученном диапазоне концентраций и не имела тенденции уменьшаться по мере дальнейшего разведения. (Заметим, что гомеопаты используют лекарства в еще большем разведении — до 1е-1000 и даже 1Е+1001).
В какой мере можно доверять полученным результатам? Прежде всего, каждое отдельное определение активности, основанное на подсчете окрашенных базофилов в опыте и в контроле (то есть при использовании воды, к которой антисыворотка вообще никогда не добавлялась), было статистически достоверным; повторение опытов давало, по словам авторов, воспроизводимые результаты, хотя ее статистической оценки в статье, к сожалению, не приводится (отмечается лишь, что положения максимумов и минимумов активности могут немного смещаться влево и вправо при переходе от одного образца крови — источника базофилов — к другому). Но главное, когда вместо антисыворотки к иммуноглобулину Е использовалась антисыворотка к иммуноглобулину G, заведомо не способная связываться с рецепторами базофилов, эффект полностью исчезал: при любых малых концентрациях антисыворотки ее активность была практически нулевой.
Авторы подчеркивают, что во время работы принимались все меры предосторожности против загрязнения растворов исходным веществом. Тот факт, что исходные молекулы антисыворотки не принимали участия в возникновении эффекта, подтверждался тем, что раствор сверхвысокого разведения не терял активности после пропускания ни через фильтр, задерживающий молекулы с молекулярной массой более 10 тыс. единиц, ни через ионообменные смолы, в то время как растворы обычной концентрации после такой обработки становились неактивными.
И вот что совершенно необычно: непременным условием приготовления активного раствора служит операция энергичного перемешивания (гомеопаты используют для этой цели простое встряхивание, называемое ими динамизацией); если перемешивание длилось менее 10 секунд, активность не передавалась от раствора к раствору, однако она и не возрастала при более длительном перемешивании.
Совокупность всех этих фактов позволила авторам работы сделать вывод о том, что при разведении растворов биологически активных веществ в сочетании с энергичным перемешиванием (или встряхиванием) информация о биологической активности передается воде по матричному принципу и сохраняется в ней долгое время за счет водородных связей, а также электрических и магнитных полей.
Должен честно признаться: работа оставляет двойственное впечатление. С одной стороны, она выполнена вроде бы безупречно, придраться не к чему (если не считать отсутствия указанных выше оценок статистической значимости изменений активности по мере уменьшения концентрации). С другой стороны, зубодробительный аргумент «этого не может быть, потому что этого не может быть никогда» вынуждает без всякого разбирательства заподозрить авторов в грандиозном жульничестве. Или, по меньшей мере, в хитро замаскированной, но тривиальной ошибке.
Но почему этого не может быть? Только потому, что мы не знаем физического механизма, посредством которого биологически значимая информация может фиксироваться молекулами воды. В остальном же результаты исследования, опубликованного в «Nature», не противоречат многим давно известным наблюдениям.
Прежде всего, сам двухсотлетний опыт гомеопатии убеждает в том, что эффект сверхвысоких разбавлений действительно существует, хотя в силу полной необъяснимости он не раз объявлялся «лженаучным». Известны случаи, когда зависимость «доза — эффект» имеет один или несколько максимумов, хотя с точки зрения ортодоксальной теории активность должна монотонно возрастать от нуля, а затем выходить на «плато»; случаи, когда отчетливое биологическое действие оказывали растворы с концентрацией до 1е-17 М, один из которых был описан в журнале «Биофизика» в статье Е.Б.Бурлаковой, Т.Н.Греченко, Е.Н.Соколова и С.Ф.Тереховой «Влияние ингибиторов радикальных реакций на электрическую активность изолированного нейрона виноградной улитки»
Наконец, весьма существенным аргументом в пользу реальности явлений, описанных в журнале «Nature», может служить работа, на которую еще два года назад обратила внимание читательница «Химии и жизни» М.А.Авербух — именно тогда, когда редакцию подвергли остракизму за публикацию статьи о гомеопатии (о некоторых деталях этой малопочтенной истории рассказывалось в августовском номере) и когда всем было не до сенсационных сообщений.
Речь идет о статье Д.Кнаппа (судя по всему, врача-гомеопата) «Биоэнергетическое излучение и гомеопатические лекарства», опубликованной в гейдельбергском журнале «Allgemeine Homoopathische Zeitung» (1985, т. 230, № 1, с. 4—15), суть которой заключается в следующем.
Давно известно, что в высокочастотном электромагнитном поле высокой напряженности биологические объекты оставляют на фотопленке своеобразные отпечатки-«ауры», характер которых по не вполне понятным причинам меняется с изменением состояния объекта. Так, «аура» живого зеленого листа гаснет по мере его увядания; «аура» человеческого пальца изменяется при стрессе, при болезни. Этот эффект, обнаруженный нашими соотечественниками, супругами Кирлиан, Д.Кнапп использовал для изучения гомеопатических лекарств в разведении 1е-2000 и получил при этом поразительные результаты.
На стекло, покрывающее цветную фотопленку, он помещал капельки тех или иных гомеопатических лекарств и производил высокочастотную съемку. Приведенные автором цветные фотографии свидетельствуют о том, что практически чистая вода, полученная при сверхвысоком разведении различных биологически активных экстрактов, дает существенно различающиеся отпечатки-«ауры», закономерно изменяющиеся в зависимости от степени разведения.
В отличие от работы, опубликованной в «Nature», статья Д.Кнаппа практически не содержит подробностей эксперимента — это не столько научное исследование, сколько наблюдение, сделанное любителем. Однако в сочетании эти две публикации заставляют всерьез задуматься о реальности существования в водных растворах как бы призраков побывавших в них биологически активных молекул — призраков, размножающихся при «динамизации». И если в первом случае наблюдался биологический эффект, понимание которого чрезвычайно затруднено сложностью системы, то во втором случае эффект наблюдался в системе чисто физико-химической, когда решение можно искать в области фундаментальных законов природы.
Все, что происходит в сравнительно простых молекулярных системах, вряд ли может выходить за рамки электромагнитных явлений. И поэтому если описанные выше эффекты действительно существуют (а их дальнейшая проверка совершенно обязательна), то в области электромагнитных явлений должны существовать какие-то еще не до конца прочитанные страницы. Несмотря на то, что электромагнитная теория считается совершенно безупречной и, казалось бы, не оставляет никаких возможностей для чудес.
Но так ли это в действительности?
Оказывается, у обычного магнитного поля есть своеобразный призрак, носящий название вектор-потенциала. Это величина, формально аналогичная скалярному потенциалу электрического поля, но резко отличающаяся от него по физическому смыслу. А именно, если склярный потенциал электрического поля, оказывающего на пробный электрический заряд определенное силовое воздействие, выражаемое законом Кулона, характеризует работу, которую поле может произвести при перемещении заряженной частицы из одной точки пространства в другую, то вектор-потенциал магнитного поля до недавнего времени считался лишь чисто математической абстракцией, вспомогательной величиной, позволяющей вычислять значения магнитных полей по создающим их токам, но никак себя реально не проявляющей.
Тем не менее, еще в 1959— 1962 гг. два известных физика-теоретика, Ю.Ааронов и Д.Бом, рассмотрели ряд ситуаций, когда вектор-потенциал магнитного поля может проявлять себя как физическая реальность. Суть одного из предлагавшихся экспериментов заключалась в том, что если за двумя отверстиями, на которых электрон может интерферировать сам с собой, поместить длинный (строго говоря, бесконечно длинный) соленоид, вне которого магнитного поля нет, но есть его вектор-потенциал, то при наличии в соленоиде тока интерференционные максимумы должны смешаться из положения, в котором они находились до включения тока: вектор-потенциал должен обладать способностью по-разному смещать квантово-механиче- скую фазу электрона (ведущего себя не только как частица, но и как волна) слева и справа от соленоида. Иначе говоря, магнитное поле может, в принципе, действовать и там, где его нет!