ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Макроскопические флуктуации результатов измерений Эффект Шноля из "Решаемые и нерешаемые проблемы биологической физики" Возможно, одной из наиболее важных проблем современной науки является механизм влияния сверхслабых воздействий (связанных, по-видимому, с явлениями, происходящими вне нашей планеты) на результаты измерения различных процессов, включая биологические. [c.121] В течение более 40 лет я с увлечением следил за исследованиями профессора С. Э. Шноля, его сотрудников и последователей. Полученные ими результаты имеют отношение не только к биологической физике, но, с моей точки зрения, и ко всей науке. Как это всегда бывает с существенно новыми экспериментальными результатами, без очевидных объяснений они получили очень холодный прием. Хотя почти каждый ученый заявляет, что экспериментальные результаты, факты являются основанием научного знания, научное сообщество не принимает фактов без хотя бы и неверного их объяснения, без какой-либо теории. [c.121] В течение нескольких последних лет, однако, эффект Шноля постепенно переходит из класса это не может быть правдой в класс может быть, здесь и есть что-нибудь интересное . Я надеюсь, что переход в статус это тривиально, все это знают не потребует так много лет. [c.122] В 1955 году, измеряя скорость гидролиза АТР миозином, Шноль наблюдал странное распределение результатов — они группировались вокруг 2-х или 3-х дискретных значений, а вероятность появления результатов между ними была ниже. После тщательного воспроизведения результатов, Шноль опубликовал свою первую статью, описывающую эффект микроскопических флуктуаций в журнале Вопросы медицинской химии [91]. Многие журналы с более высокой репутацией его статью отклонили. После неудачных попыток объяснить полученные данные особыми свойствами молекул белков в водных растворах, Шноль начал беспрецедентную 40-летнюю серию аналогичных экспериментов от химических реакций низкомолекулярных соединений до процессов радиоактивности и измерения гравитационной постоянной (последние результаты см. в [92]). [c.122] В своих исследованиях Шноль использовал технику гистофамм (частотные полигоны). Обычно, исследуя во времени серии идентичных измерений (определение числа молекул, подвергающихся химическому превращению в единицу времени, в одних и тех же начальных условиях число а-частиц, испускаемых одним и тем же образцом в единицу времени) ученые анализируют частотный спектр. Распределение амплитуд измеряемых величин оценивается гораздо реже. [c.123] Абсолютно невозможно хотя бы перечислить все эффекты и их детали, открытые Шнолем и его сотрудниками в течение 44 лет непрерывных исследований. Главные результаты и метод их получения, обработки и анализа гистограмм детально описаны в статье, опубликованной недавно в одном из ведущих русских физических журналов, который дублируется на английский язык [93]. [c.124] Эти результаты вызывают несколько принципиальных вопросов. [c.124] Последний вопрос наиболее важен. [c.124] Такие остроумные подходы общего характера на самом деле очень полезны. Их можно было бы приветствовать, но они, как правило, не отвечают на конкретные вопросы 1-5. [c.125] Л Одним из наиболее важных результа-Рис. 5.4. Схема г - / пере- тов Леггетта является то, что постоян-хода. Объяснения в тексте ство спектральной плотности р(ш) (число уравнений на единичный интервал энергаи—частоты) не зависит от энергаи взаимодействия осцилляторов окружения с квантовой системой, т.е. от масштаба энергаи изучаемого процесса. [c.126] Суммарная скорость любого процесса определяется его самой медленной стадией. В то же время регистрация конечного состояния системы (например, появление конечного продукта химической реакции или а-частицы после реактивного распада) определяется последним квантовым скачком (туннеллированием). В случае химических реакций это значит, что появление конечного (до диссипации энергии) химического продута совпадает с таким квантовым скачком, приводящим к мгновенному изменению конструкции электронной и ядерной системы. После этого энергия конечного химического состояния раньше или позже диссипирует. В случае радиоактивного распада это означает, что туннельный переход от частицы внутри ядра к соответствующему осциллятору совпадает с образованием свободной частицы. [c.126] В публикациях Шноля можно отметить 2 поразительных факта. [c.126] Таким образом, для анализа этой проблемы выбрана квантовая система с двумя состояниями в двумерном гильбертовом пространстве, находящаяся в термодинамическом равновесии с термостатом (тепловая баня, физический вакуум — в зависимости от масштаба энергии процесса). Это означает, что во время измерений как уровни термостата, так и уровни квантовой системы могут испытывать только равновесные флуктуации. [c.127] Энергия взаимодействия квантовой системы и спектральная плотность — обе пропорциональны С , поэтому спектральная плотность не зависит от масштаба энергии. [c.128] Конечное значение вероятности перехода связано с отмеченной выше особенностью спектральной плотности. [c.128] До сих пор объектом анализа была квантовая система в термодинамическом равновесии с термостатом. Предположим, что эта объединенная система подвергается внешнему низкочастотному возмущению, характеристики которого не меняются во время измерения (например, периодическому изменению некоего внешнего поля). Влияние такого внешнего возмущения на вероятность перехода может быть описана следующим образом. [c.128] Здесь и - Е — расстояние между уровнем квантовой системы и вершиной потенциального барьера, Ь — ширина барьера, а т — эффективная масса квантовой системы, претерпевающей квантовый скачок между начальным и конечным состояниями. [c.129] Универсальность эффекта Шноля приводит к предположению, что внешнее возмущение изменяет значение т. Это значит, что внешнее возмущение изменяет фавитационную постоянную в месте расположения измерительного устройства. [c.129] Вернуться к основной статье