Сонячно-біосферні зв'язку. Через півстоліття після А. Л. Чижевського

1. Введення

У творчому доробку А. Л. Чижевського роботи по сонячно-земних зв'язків займають центральне місце. Друга проблема, розробці якої він віддав стільки сил і часу - біологічна дія негативних аероіонів, - підспудно насправді тісно пов'язана з першою. Олександр Леонідович, мабуть, здогадувався (або передчував), що переконливий доказ екологічної значимості аероіонів в природних умовах допоможе розкриттю механізмів сонячно-біосферних зв'язків: тоді вже було відомо про зміни показників атмосферної електрики при варіаціях сонячної активності.

З того часу, коли були сформульовані висновки щодо цих двох проблем, минуло понад півстоліття. Змінилися покоління. Увійшли до вживання нечувані раніше поняття і терміни - самоорганізація, сонячний вітер, біологічні детермінанти поведінки людини ... Кардинально змінилися філософські, ідеологічні акценти епохи. Які з основних висновків А. Л. Чижевського витримали перевірку часом? Відповідь частково міститься в таблиці. Зліва наведені основні висновки А. Л. Чижевського, праворуч - укладення, що випливають із сучасної спеціальної літератури. Окремо характеризуються відношення до цих висновків, так би мовити, широкої наукової громадськості. Головний висновок такий: все основні тези вченого отримали незалежне переконливе підтвердження. Але в науковий обіг досі не увійшли. Чому? Цікаво і повчально спробувати зрозуміти, в чому тут справа.

Доля найважливіших наукових ідей А. Л. Чижевського, опублікованих в роботах: «Фізичні фактори історичного процесу» (1922-1924), «Геліотараксія» (1928-1930), «Епідемічні катастрофи і періодична діяльність Сонця» (1930), «Земне відлуння сонячних бур »(1936),« Космічний пульс життя: Земля в обіймах Сонця »(1930-ті рр.):

Ідеї (1920-1940)

Підтвердження (1996-2006)

Революції - масовий психоз, який настає періодично в максимум числа сонячних плям

Статистичні результати підтверджені для останніх 300 років; космічна погода впливає на людську поведінку, в тому числі на наступ соціальних криз, часто носять риси психотичної епідемії. Дані в науковий обіг не ввійшли

У максимуми числа сонячних плям зростає вірулентність бактерій

Статистичні результати підтверджені. Космічна погода впливає на життєдіяльність бактерій і вірусів; одночасно має місце вплив на показники імунітету і активність переносників. Дані серед епідеміологів підтримкою не користуються

Сонячна активність впливає на всі біологічні процеси - геліобіологія

Статистичні результати підтверджені. Космічна погода впливає не тільки на всі біологічні процеси (біосферу), але і на багато явищ суспільного життя (ноосферу) і інженерно-фізичні системи (техносферу). З боку наукової громадськості повна підтримка не має місця

2. Чому так важко сприймалися ідеї А. Л. Чижевського?

Звичайно, загальновідома істина про те, що всі ідеї, які випередили свій час, спочатку суспільством відторгаються, не є насправді відповіддю на це питання. Однією з конкретних причин ситуації, що драматичної ситуації є міждисциплінарний характер проблеми. Тут нічого не вийде, якщо залишатися в рамках якоїсь однієї дисципліни - мікробіології, соціології або астрономії. Необхідно навчитися перетинати міждисциплінарні кордону. Сам-то Олександр Леонідович робив це легко і акуратно. Але ж не всі читачі і колеги мали його кругозором та ерудицією. В наші дні становище загострилося. Дослідникам, що працюють в різних напрямках даної науки, все важче розуміти один одного. Катастрофічне становище склалося при описі історичного процесу в гуманітарних дисциплінах: Природі в Історії відведена роль декорацій (більш детальний коментар див .: Володимирський 2005).

Свого часу серед представників точних наук було широко поширене переконання, згідно з яким повноцінна інформація про Світі може бути отримана тільки з коректно проведеного експерименту. Цей помилковий тезу про «другосортність» відомостей, здобутих з статистичних зіставлень, що не викорінено досі. Дані, отримані такими статистичними порівняннями, зрозуміло, повинні містити оцінку значущості результатів. Кваліфіковані критики і скептики не раз звертали увагу на те, що багато публікацій з проблеми сонячно-біосферних зв'язків не містять подібних оцінок, абсолютно необхідних. Цей докір справедливий лише частково. Магнітні бурі супроводжуються зростанням числа випадків захворювань на інфаркт міокарда (і летальним їх результатом).

Імовірність випадково отримати такий результат на представницької статистикою викликів швидкої допомоги на перевищує Р ~ 10-10 (Птіцина та ін. 1998: Додати 767-791). З точки зору сучасних норм, строгості наукових висновків це надійно встановлений факт.

Але, здається, існує і більш глибока причина неприйняття самої ідеї космічних впливів - ідеологічна. Чомусь дуже багато (включаючи серйозних дослідників) непохитно переконані, що наше місце існування повністю ізольована від будь-яких впливів з боку Космосу. Ця дивна ідея поширена (на підсвідомому рівні?) Дуже широко і стримує розвиток досліджень не тільки в області сонячно-біо-сферних зв'язків. Викликала чи помітний відгук робота (Гончаров, Орлов 2003: Додати 1002-1012), що стосується зв'язку еволюції біосфери і руху Сонячної системи по галактичної орбіті? Чи не цим зумовлене таке повільний розвиток вивчення археоастрономічних пам'ятників (Володимирський, Кисловський 1998: Додати 56-61)? Багато з широко відомих прогнозів глобального потепління зроблені при допущенні повної незалежності «роботи» кліматичної системи планети від сонячної активності і тому є грубо помилковими (Володимирський, Мартинюк 2007). В обстановці апріорного неприйняття самої ідеї будь-яких космічних впливів на біосферу доля будь-якого дослідника, який виступив з протилежною думкою, складається трагічно. Чудовий італійський фізик і хімік Д. Піккарді (1885-1972) [1] , Який запропонував знамениті космофізичних «тести Піккарді», на відміну від А. Л. Чижевського прожив цілком благополучне життя. Але на Заході ці його роботи до сих пір вважаються «патологічними», а молоде покоління дослідників на його батьківщині про них нічого не знає.

Існує і ще одна важлива причина негативного ставлення частини наукового співтовариства до проблеми впливу космічних агентів на біологічні явища. Довгий час було зовсім незрозуміло, яка фізична природа цих агентів. Це питання заслуговує спеціального обговорення.

3. Механізм сонячно-біосферних зв'язків

На першому етапі розглядаються досліджень мала місце очевидна альтернатива: або вплив сонячної активності на організми реалізується завдяки існуванню якоїсь невідомої складової сонячного випромінювання (Х-агент, Z-з-лучение), або організми володіють виключно високою чутливістю до якихось відомих екологічним параметрам, які залежать від сонячної активності через нерозкриті геофізичні механізми. Сам А. Л. Чижевський схилявся як ніби до другої можливості, але в своїх останніх публікаціях писав про Z-випромінюванні (Чижевський 1964: Додати 342-372). Нині ваги рішуче схилилися в бік другого варіанту. Швидко розвивається особливий напрямок досліджень, дуже важливе для обговорюваної проблеми, - біофізика «мікродоз дії різних фізичних і хімічних факторів» (Бурлакова і ін. 2004: Додати 551-564). Відповідно до цієї концепції на організм в природних умовах постійно впливає одночасно багато екологічних факторів, більшість їх раніше не вважалися мають якесь значення. Серед них і зміни концентрації аероіонів в приземної атмосфері (вивчалися Чижевським), і різні геофізичні поля. Все це за інтенсивністю знаходиться багато нижче ГДК (гранично допустимих рівнів) традиційної екології - в цьому і полягає інтригуюча новизна цієї концепції.

Повна (але кілька спрощена) схема впливу сонячної активності (тепер частіше говорять - космічної погоди) на організми в середовищі існування показана на рис. 1. Тут, треба пам'ятати, аналізується міждисциплінарна проблема ... На жаль, щоб прочитати цю схему і зрозуміти, до чого тут «іоносфера» і що це таке, читачеві-неспеціалісту з даної проблеми доведеться заглянути в термінологічний словник (на щастя, такий словник є ) (Бруцек 1980).

При розгляді схеми на рис. 1 слід звернути увагу на те, що вплив сонячної активності на організми в середовищі існування передається по двох каналах - через варіації короткохвильового випромінювання і через зміни в сонячному вітрі. Ці канали істотно розрізняються: в першому випадку сигнал від всього диска Сонця приходить до Землі через 8 хвилин і впливає на вже згадану іоносферу; у другому випадку запізнення «явища на Сонці - ефект на Землі» становить в середньому 4,5 хвилини, і інформація, що приходила від Сонця, відноситься до його вузької зональної смузі, звідки в даний момент закінчується сонячна плазма (вітер), що не до всього диску ! Вплив має місце на магнітосферу і відбивається індексами магнітної активності (їх сильне зростання відповідає магнітної бурі). Далі ці первинні варіації «переробляються» у вторинні варіації різних екологічних змінних. Вони перераховані в нижній частині діаграми.

Мал. 1. Загальна схема передачі ефектів сонячної активності (космічної погоди) в середовище проживання - біосферу

Зараз більшість дослідників вважає, що найважливішим фізичним агентом, переносить «капризи» космічної погоди до поверхні Землі, є електромагнітні поля (радіохвилі) дуже низьких частот. Вони присутні в середовищі існування завжди, контролюються сонячною активністю по обох каналах і мають високу проникаючу здатність (на рис. 1 - зліва, «електромагнітний фон»). Праворуч - прямокутник, до якого не ведуть будь-які стрілки. Це місце зарезервовано для будь-якого агента, про який ми зараз взагалі нічого не знаємо. Можливим зазначенням на його реальне існування є загадкові ефекти, виявлені С. Е. Шноль і його співробітниками (див., Наприклад: Шноль і ін. 1998: Додати 1129-1140; ці складні питання залишаються за межами даного огляду). Але сюди може бути поміщений і який-небудь вже відомий фактор, про екологічної значимості якого зараз ніхто не здогадується. Між іншим, це місце «не підходить» для «торсіонних», «мікролептонних» та інших міфічних «полів», про що можна іноді прочитати в літературі з «жовтуватим відтінком» (тут не цитуються).

4. Чи справді космічна погода впливає на все?

Важливий висновок А. Л. Чижевського про те, що сонячна активність впливає на всі біологічні процеси, був, зрозуміло, не стільки емпіричним узагальненням, скільки екстраполяцією. За нинішніми масштабами він мав у своєму розпорядженні досить обмеженими даними. Хід його думки відновити неважко: якщо космічні чинники впливають на серцево-судинну систему, то можна собі уявити, щоб такий вплив не мало місця - в цілісному організмі - на систему гуморальную, на центральну нервову систему? Коль скоро ці фактори впливають на бактеріальні клітини, вони повинні надавати якийсь вплив і на клітини іншого типу. І так далі ... Це міркування і зараз цілком переконливо. Але наскільки воно узгоджується з експериментальними даними, накопиченими в останні десятиліття? Чи справді вплив космічної погоди універсально? Відповідь на це питання ствердну. Нижче представлені три характерні приклади. Перший з них ілюструється графіком на рис. 2.

Тут стандартний індекс магнітної активності аа відкладається для кожної досліджуваної особистості від дня народження в минуле - тому, до ймовірного дня зачаття. Потім дані для всієї групи складаються днями народження - це метод «накладення епox» (його використовував і Чижевський). Порівнюються дві групи: особи, що страждали (в зрілому віці) розладом психіки, окремо - схильні до суїциду; цілком «нормальні» люди - щасливі професіонали (дати народження - з довідників «хто є хто ...», це контрольна група) (Григор'єв, Хорсева 2001: 919-921; Григор'єв та ін. 2005: Додати 100). Усереднений по обох групах хід варіацій аа-індекс показує суттєве (статистично значуще) відмінність: поблизу третього тижня розвитку у майбутніх психопатів спостерігається різке зменшення індексу. Виходить, що «геомагнітний штиль», який припадає на даний етап ембріонального розвитку, має вельми несприятливі віддалені наслідки. Слово «штиль» - це, звичайно, жаргонний вислів, яке не слід приймати буквально. Насправді при малих значеннях геомагнітного індексу в магнітосфері генеруються особливі коливання. У природному середовищі такі мікропульсації магнітного поля (частота близько 1 Гц) не тільки впливають на організм матері, вони без ослаблення проникають до ембріональних клітин, викликаючи в них якісь зміни. Загалом виходить, що космічна погода втручається в ембріональний розвиток - і не тільки людини, звичайно.

Мал. 2. Геомагнітний «штиль» на 2-3 тижні ембріонального розвитку підсилює ризик появи психозів в зрілому віці (Григор'єв, Хорсева 2001: 919-921; Григор'єв та ін. 2005: Додати 100). За вертикальної осі - значення аа-індекс (відхилення від середнього). По горизонтальній осі - час в тижнях, що відраховується від дня зачаття. Накладення епох. Помилки - стандартні відхилення. Статистична значимість деталі, коментованій в тексті, Р <0,015 за критерієм Вілкоксона

Наступний приклад підтверджує, що добу «геомагніт- ного штилю» - це екологічно виділена ситуація. Результат (Persinger, Schaut 1998: Додати 217-235) отримано на зовсім іншому матеріалі і в іншій країні [2] , Але тим же методом накладення епох (рис. 3). Як «нульовий епохи», щодо якої розглядається середній хід геомагнітного аа-індекс, тут обрані дати появи яскравих галюцинацій, відповідних випадків «з близькою людиною щось трапилося». Аналізувалися кілька каталогів подібних випадків. З'ясувалося, що ефект на рис. 3 однаковий для чоловіків і жінок, для XIX і XX ст., Для різних географічних областей, статистично значимий на рівні Р <10-3. Однак для інших типів галюцинацій нічого подібного не виходить. Для А. Л. Чижевського цей дивовижний результат був би, ймовірно, особливо цікавий і хвилююче.

Мал. 3. Галюцинації типу «з близькою людиною щось трапилося» відбуваються частіше в дні геомагнітного «штилю» (Persinger, Schaut 1998: Додати 217-235). За вертикальної осі - середнє значення аа-індекс, по горизонтальній - дні до (мінус) і після (плюс) події. Накладення епох. Р <0,001

На рис. 4 ще один графік накладення епох показує, що один із проявів змін космічної погоди - геомагнітні бурі - вносить відчутний внесок у динаміку катастроф на міжнародних авіалініях (1950-2004 рр.) (Конрадом і ін. 2005: Додати 121-124). Ризик виникнення аварійної ситуації зростає відразу після початку бурі. Вважають, що не всі такі катастрофічні події можна віднести до помилок пілотування - впливу на психіку людини. Таким чином, якийсь вплив має місце і на інженерно-фізичні системи. У літературі є й інші дані, що вказують на вплив космічної погоди на техносферу.

Дні щодо початку геомагнітних бур

Мал. 4. Імовірність катастрофи на міжнародних авіалініях зростає під час магнітних бур (Там же). За вертикальної осі - число подій, по горизонтальній - дні щодо бурі

Таким чином, висновок А. Л. Чижевського підтверджується з тим уточненням, що його слід поширити і на техносферу. Універсальність впливу потрібно розуміти, мабуть, в тому сенсі, що космічна погода (амплітудно-спектральні варіації електромагнітного фону?) Впливає на кінетику фізико-хімічних процесів, що лежать в основі всіх біологічних явищ.

5. Висновок

В останні роки розвиток досліджень з проблеми «сонячна активність - біосфера» вступило, здається, в спокійну академічну стадію. Захищаються дисертації, виходять монографії, публікуються статті в авторитетних науково-популярних журналах (останній приклад - див .: Бреус, Раппопорт 2005). В інституті космічних досліджень РАН регулярно проводяться спеціальні семінари. Стало традицією проведення міждисциплінарних конференцій (в Криму [в Партеніті], «Космос і біосфера», кожен непарний рік).

Сказання зовсім НЕ означає, что в розвитку Розглянуто напрямку ДОСЛІДЖЕНЬ немає проблем, кроме Вже обговорюваліся ідеологічніх. Навпаки, деякі з конкретних наукових проблем досяглі зараз значний мірою гостроті (до сих пір НЕ предложено універсальної моделі, что пояснює, чому біологічні системи чутліві до Дії надслабкіх стімулів різної модальності, в тому чіслі електромагнітніх). Вельми серйозні і проблеми організаційні: в підручниках екології за рідкісним винятком космічна погода навіть не згадується, в підручниках з биоритмологии ні слова не говориться про космічної ритміці. Давно назріла потреба у виданні соціального журналу. Список можна продовжувати.

Найголовніший висновок цього короткого огляду: через півстоліття все основні результати А. Л. Чижевського знайшли повне підтвердження. Не підлягає сумніву, що багато його ідеї в оновленій формі поступово увійдуть в науковий обіг. В наші дні то напрямок досліджень, біля витоків якого він стояв у майже повній самоті, отримало вражаюче розвиток. А. Л. Чижевський по праву займає місце в плеяді блискучих вітчизняних вчених першої половини ХХ ст., Таких як І. П. Павлов, Н. К. Кольцов, В. М. Бехтерєв, брати М. І. та С. І. Вавілова, Н. В. Тимофєєв-Ресовський, І. Є. Тамм.

література

Бреус, Т. К., Раппопорт, С. І. 2005. Відродження гелиобиологии. Природа 9: 54-62.

Бруцек, А. (ред.) 1980. Сонячна і сонячно-земна фізика. Ілюстрований словник термінів. М .: Мир.

Бурлакова, Е. Б., Конрадом, А. А., Мальцева, А. В. 2004. надслабка впливу хімічних сполук і фізичних аспектів на біологічні системи. Біофізика 49 (3): 551-564.

Володимирський, Б. М. 2005. Чи впливає «космічна погода» на суспільне життя? Геополітика і Екодінаміка регіонів 1 (2): 23-30.

Володимирський, Б. М., Кисловський, Л. Д. 1998. Археоастрономія і палеоекологія. Давня астрономія: небо і людина. Доповіді міжнародної науково-методичної конференції (с. 56-61). М.

Володимирський, Б. М., Мартинюк, B. C. 2007. Перше глобальне похолодання 21 століття: геополітичні наслідки. Геополітика і екогео- динаміка регіонів 3 (1): 6-14.

Гончаров, Г. Н., Орлов, В. В. 2003. Глобальні повторювані події в історії землі і руху Сонця в Галактиці. Астрономічний журнал 80 (11): 1002-1012.

Григор'єв, П. Е., Розанов, В. А., Любарський, А. В., Вайсерман, A. M. 2005. Зв'язок суїцидальної поведінки з геліогеофізичної факторами. 6-я Кримська конференція «Космос і біосфера». Тези. Арх i в псих i атр ii 4 (43).

Григор'єв, П. Е., Хорсева, Н. І. 2001. Геомагнітна активність і ембріональний розвиток людини. Біофізика 46 (5): 919-921.

Конрадом, А. А., Коломійцев, О. П., Іванов-Холодний, Г. С., Петров, В. Г. 2005. Особливості статистики авіаційних аварій та її зв'язок з геомагнітної активністю. Геофізичні процеси і біосфера 4 (1/2): 121-124.

Птіцина, Н. Г., Віллорезі, Дж., Дорман, Л. І., Юччі, Н., Тясто, М. І. 1998. Природні і техногенні низькочастотні магнітні поля як фактори, потенційно небезпечні для здоров'я. Успіхи фізичних наук 168 (7): 767-791.

Чижевський, А. Л. 1964. Про одному виді специфічно биоактивного, або Z-вимірювання Сонця. Земля у Всесвіті: зб. статей (с. 342-372). М .: Думка.

Шноль, С. Е. і ін. 1998. Про реалізацію дискретних станів в ході флуктуації в макроскопічних процесах. Успіхи фізичних наук 168 (10): 1129-1140.

Persinger, М., Schaut, G. 1998. Geomagnetic Factors in Subjective Telepathic, Precognitive, and Postomortem Experiences. Journal of American So з iety for Psychical Research 82: 217-235.

Монографічні публікації з проблеми «Сонячна активність - біосфера» (2000-2005)

Бінго, В. Н. 2002. магнітобіологія. Експерименти і моделі. М .: Изд-во МИЛТА.

Бреус, Т. К., Раппопорт, С. І. 2003. Магнітні бурі: медико-біологічний і геліогеофізичної аспект. М .: Радянський спорт.

Бреус, Т. К., Чібісов, С. М., Баєвський, P. M., Шебзухов, К. В. 2002. хроноструктура біоритмів серця і фактори зовнішнього середовища. М .: Изд-во Ріс. ун-ту дружби народів.

Володимирський, Б. М., Темур'янц, Н. Л. 2000. Вплив сонячної активності на біосферу - ноосферу (Геліобіологія від А. Л. Чижевського до наших днів). М .: Изд-во МНЕПУ.

Володимирський, Б. М., Темур'янц, Н. А., Мартинюк, B. C. 2004. Космічна погода і наше життя. Фрязіно: Век-2.

Гурфінкелі, Ю. І. 2004. Ішемічна хвороба серця і сонячна активність. М .: НДЕКЦ «Ельф-3».

Шноль, С. Е. 2001. Чижевський. В: Шноль, С. Е., Герої, лиходії і конформісти російської науки. М .: Крон-прес.

Ягодинський, В. Н. 2004. Чижевський А. Л. М .: Наука.

Примітка. Велика кількість робіт з даної проблеми опубліковано в спеціальних випусках журналів «Біофізика»: т. 37, вип. 3, 4 (1992); т. 40, вип. 4, 5 (1995); т. 43, вип. 4, 5 (1998); т. 46, вип. 5 (2001); і журналу «Геофізичні процеси і біосфера»: т. 4, вип. 1/2 (2005).

[1] Обидва вчених дуже цікавилися роботами один одного і переписувалися. Але свого часу, коли Піккарді приїжджав в СРСР, радянська влада спеціально подбали, що-б вони не зустрілися. У спадкоємців Піккарді зберігається мальовниче полотно пензля А. Л. Чижевського.

[2] Автор цитованої роботи очолює лабораторію нейрофізіології в Університеті Св. Лаврентія (Канада). Він один з небагатьох зарубіжних дослідників, що вивчають ефекти космічної погоди з застосуванням геомагнітних індексів.