Циклы природа и общества. Ставрополь. 1995.
ЗОЛОТАЯ ПРОПОРЦИЯ И
НЕОДНОРОДНОСТЬ ПРОСТРАНСТВА НЕКОТОРЫХ ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВ
Радюк М.С.
Существование
внутри и вокруг объектов окружающего нас
мира некого "поля" еще неизвестной природы уже давно обсуждается
в литературе. К сожалению, эта идея базируется в основном на достаточно субъективных,
с точки зрения академической науки,
данных (1-4). О физической сущности
этого "поля" практически ничего неизвестно, хотя
имеются попытки привлечь к объяснению его природы такие понятия, как
"лептонные оболочки" (2),
"хрональное поле" (3),
"волны материи" (4),
которые, хотя и акцентируют
внимание на некоторых свойствах
этого "поля", но все же, по-видимому,
далеки от понимания его физической природы. Характерным признаком такого
гипотетического "поля"
является его неоднородное распределение в пространстве,
которое отмечают все, работающие с этим явлением (2-4). В этой
работе предпринята попытка
изучения неоднородности пространства
простейших линейных объектов используя
в качестве чувствительного "детектора" неоднородностей гомогенат
зеленых листьев
растений. Денатурация и
оседание такого гомогената является весьма
чувствительным к изменениям
внутренних и внешних условий процессом.
Гомогенат зеленых листьев представляет
взвесь хлоропластов,
митохондрий, ядер и
других клеточных элементов в воде
(но не в
буфере!). Готовится гомогенат
из 6-7-дневных проростков ячменя
(можно использовать также
листья других растений)
путем их растирания в воде
и последующей фильтрации полученной смеси через несколько слоев капроновой
ткани. На 10 г листьев берется
примерно 100 мл воды. Готовый
гомогенат внешне представляет
собой почти прозрачную жидкость зеленого цвета. После приготовления
гомогената начинается его постепенное,
в течение 12-24 ч,
подкисление, связанное с деятельностью
молочнокислых бактерий (5). При
достижении определенной величины рН (
5,8 ед) происходит скачкообразная агрегация
материала гомогената и
его оседание. Таким
образом, процесс денатурации
и оседания гомогената листьев можно
рассматривать как фазовый переход от гомогенного состояния
к агрегированному со всеми его свойствами и следствиями. Агрегация и оседание
материала гомогената листьев
внешне представляет собой довольно заурядное явление, если оно
проходит в пробирке. Картина резко
меняется при переходе от пробирок к длинным узким кюветам, на дне которых вместо ожидаемого осадка
одинаковой толщины образуется четко выраженный рельеф в виде
бугорков осадка и впадин между ними (рис.1б), расположение которых относительно друг друга носит, как будет показано ниже, статистически закономерный характер. Для работы использовали прозрачные
кюветы из органического стекла размером 26´4 ´0,8 см. Кюветы заполняли
свежим гомогенатом листьев. Визуальное наблюдение
за процессом начала
агрегации гомогената
показывает, что агрегация
его частиц начинается
не одновременно по всей длине кюветы,
а только в некоторых ее местах (особых точках)
в виде узких вертикальных полос, образованных начинающими агрегировать
частицами гомогената (рис. 1а). Появление таких локальных неоднородностей указывает,
по-видимому, на то, что в
местах их возникновения скорость
подкисления гомогената несколько выше,
чем в других
местах кюветы. Это, с течением времени, может
привести к ощутимым
различиям в величине
рН гомогената в различных местах кюветы, что особенно важно к
моменту фазового перехода гомогената
от гомогенного состояния
к агрегированному. Чем вызвано усиление деятельности молочнокислых бактерий
и связанное с этим ускоренное
подкисление гомогената в определенных местах кюветы пока не ясно. Можно только говорить
о существовании каких-то специфических
условий, ускоряющих эти процессы. Так
как денатурация гомогената и агрегация
его частиц сопровождается выделением тепла, то в тех местах, где начинается агрегация гомогената
возникает слабое конвективное
движение, которое является непосредственной причиной формирования
бугорков осадка на местах
расположения неоднородностей. При этом
частицы, находящиеся за пределами локальных неоднородностей, конвективными движениями воды
перемещаются по направлению
к ее центру, где агрегируют
и оседают (рис. 1б). Следует отметить, что
развитие процесса
локальной агрегации частиц
гомогената и
формирование бугорков его осадка проходит с автоусилением, так как
выделяемое при агрегации тепло
усиливает агрегацию, что, в свою очередь, увеличивает выделение
тепла и
т.д. Свой вклад
в автоусиление процесса агрегации
гомогената вносит конвективное движение воды, которое увеличивает вероятность
столкновения частиц гомогената.
По результатам большого числа экспериментов (200) была построена гистограмма распределения бугорков
осадка гомогената по длине кюветы.
Анализ этого распределения показал,
что его максимумы приходятся на края кюветы и точки деления кюветы
в пропорции золотого сечения (рис. 1с). Между основными максимумами выявляются
более мелкие. Интересно,
что они расположены по тому же принципу, что и основные, т.е.
соответствуют точкам деления отрезка
между двумя основными максимумами в пропорции золотого сечения, что
свидетельствует о фрактальном характере данного явления. О том,
что существование локальных неоднородностей гомогената не связано
с какими-то гидродинамическими или
химическими процессами в гомогенате, свидетельствуют опыты с
использованием ряда
одинаковых сосудов (объемом
10-15 мл), расположенных по прямой вплотную
друг к другу
(рис.2а). Сосуды заполнялись одинаковым количеством гомогената. Поскольку процесс денатурации гомогената, как
уже говорилось выше,
сопровождается
его подкислением, о ее скорости судили по величине рН. В ряду из 11 сосудов (11 - случайное
число) по скорости денатурации
гомогената выделялись
сосуды, расположенные по
краям, а также 5-й и 7-й сосуды. Отметим, что эти
два сосуда соответствуют точкам деления
всего ряда сосудов в пропорции золотого сечения. Об этом свидетельствует гистограмма
распределения сосудов с гомогенатом по числу случаев, когда величина рН в них была ниже, чем в соседних
(рис. 2б). Это означает, что и в
данном случае мы
имеем дело с
тем же явлением, которое
приводит к возникновению локальных неоднородностей гомогената в
кювете. Кроме того, это значит, что ряд отдельных
сосудов по отношению к данному явлению
ведет себя как единое целое.
Довольно неожиданным, на первый взгляд, оказалось поведение гомогената в
сосудах, расположенных по окружности. В данном случае сосуды, в которых денатурация гомогената проходила
быстрее, чем в соседних чаще всего соответствовали по своему положению
вершинам вписанного в
окружность правильного пятиугольника (рис.
3). Известно, что стороны и
диагонали правильного пятиугольника находятся в отношении золотого
сечения. Следовательно, расположение
"особых точек" по окружности и в данном случае связано с золотым
сечением. Таким образом, на
основании полученных результатов можно прийти к выводу о неоднородности
пространства исследуемых объектов. В процессе подкисления гомогената в
результате деятельности молочно- кислых бактерий и его перехода от
гомогенного состояния к агрегированному
происходит "усиление" и выявление неоднородностей пространства
кюветы. Взаиморасположение неоднородностей или "особых точек"
пространства определяется геометрией объектов, обладает фрактальным характером
и подчиняется принципу золотой пропорции. Физическая природа обнаруженной
неоднородности пространства и механизм ее влияния на процессы, протекающие
в гомогенате пока не ясны. Есть основания
полагать, что и в данном случае
мы имеем дело с тем же явлением, о котором говорилось в начале работы.
Рис.1. Возникновение
неоднородностей гомогената листьев в кювете на первом этапе агрегации его
частиц (а), снимок осадка гомогената
(б).
Спектр распределения бугорков осадка по длине кюветы (с).
Рис.2.
Спектр распределения сосудов с
гомогенатом листьев, расположенных по прямой линии, по числу случаев, когда
скорость денатурации гомогената в них была выше, чем в соседних сосудах.
Рис 3. Круговая
гистограмма распределения сосудов с гомогенатом листьев, расположенных по
кругу, по числу случаев, когда скорость денатурации гомогената в них была выше,
чем в соседних сосудах.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Беляев В. Техника-молодежи.
1983. N 10.
2. Искаков Б, Дмитрук М.
Природа и человек (Свет). 1988. N 9.
3. Вейник А.
Термодинамика реальных процессов. 1991.
4.
Гребенников В. Природа и
человек (Свет). 1990. N 8.
5.
Шлегель Г. Общая микробиология.
1987. С. 272.
