Метод ТО микроскопии по своей сути является скрининговым методом,
позволяющим оценить состояние транспорта кислорода и активность дыхательной
цепи, а также состояние различных гемопротеинов на клеточном уровне.
Поскольку изменение активности дыхательной цепи сопутствует изменению
других составляющих метаболизма, то ее можно рассматривать как
универсальный сенсор изменения состояния клетки в целом. ТО-метод может
быть реализован технически на основе стандартных приборов, включая
оптический микроскоп, проточный цитометр и жидкостной хроматограф (28, 29).
Как следует из истории создания термооптической микроскопии, эта
область исследований на сегодняшний день находится на стыке наук, таких как
физика (в частности оптика, квантовая физика, фотоакустика), биология
(биохимия, радиобиология, спектрофотометрия), химия и медицина, и является
результатом междисциплинарного взаимодействия вследствие применения метода
исследования одной науки (физики) к объектам исследования другой
(биологии).
4.4.3. Термооптическая микроскопия и концепция нестабильности
Многие вопросы лазерной медицины до сих пор полностью не раскрыты.
Многообразие проявлений эффектов лазерного излучения и природы
термооптического сигнала требует построения единой физической концепции
взаимодействия когерентного излучения с биообъектами (32).
Экспериментально было установлено, что лазерное излучение действует на
отдельную клетку, а не только на биологические клеточные структуры. Попытки
установления соответствия энергетических уровней атомов или молекул с
энергией действующего светового кванта или поиски светочувствительного
агента в биоткани не привели к положительным результатам. Поэтому для
объяснения природы взаимодействия лазерного излучения с биологическим
веществом необходимо принятие идей нестабильности и представление
биологических систем как открытых и нестабильных (20).
Открытые системы в отличие от идеализированных замкнутых
(изолированных) систем обмениваются со своим окружением веществом, энергией
и, что особенно важно, информацией [33, 34]. Поэтому в живых системах при
взаимодействии с когерентным излучением, испускаемым существенно
неравновесной активной средой лазера (имеющей инверсную населенность
энергетических уровней), наряду с процессами тепловой деградации, могут
происходить процессы самоорганизации, в результате которых возможно
восстановление функций поврежденной биосистемы.
Важной чертой эффекта лазерного излучения является эквифинитность: при
широком варьировании исходных характеристик лазерного излучения конечный
терапевтический эффект оказывается одинаковым. Для описания биологических
систем лучше ввести понятие особого типа квазичастиц – “конформеров”.
Производство энтропии – наиболее подходящий физический параметр для
описания эффекта лазерного излучения. Важным преимуществом энтропийных
характеристик является их связь с информационными и структурными
параметрами. Эффект ЛБС можно, таким образом, рассматривать как
совокупность неравновесных фазовых переходов, формирующих процесс
самоорганизации, при котором система “когерентный свет – биовещество” идет
по пути уменьшения производства энтропии. Другим аспектом эффекта лазерного
излучения, сказывающимся на термооптических свойствах, является подстройка
пространственно-временной структуры волнового фронта излучения к структуре
биоткани, происходящая за счет оптических свойств клеточной структуры.
Основной чертой биохимических процессов в клетке является их электронно-
конформационный или матричный характер. Т.е. направленность реакций на
изменение и согласование вторичной, третичной и т. д. структур –
конформаций биомакромолекул по отношению друг к другу. С точки зрения
лазерной физики механизм перевода молекул в нужное конформационное
состояние можно рассматривать как систему “накачки”, обуславливающую
статистическую неравновесность всей биосистемы, которая, возможно и служит
источником термооптического сигнала.
Эффект лазерного излучения рассматривается с точки зрения биологической
электродинамики, что объясняет избирательность действия лазерного излучения
только на “больные” клетки. Чередование водных слоев с различной
преимущественной ориентацией диполей вблизи мембраны влияет как на процессы
свертывания – развертывания белковых макромолекул, так и на их
сенсибилизацию к действию электромагнитного излучения. Поэтому, в целом
взаимодействие лазерного излучения с биоструктурами является
самоорганизующимся процессом неадиабатического возмущения системы “мембрана
– связанная вода – биомакромолекулы” и сказывается, в первую очередь, на
эффективности синтеза новых биомолекул. Механизм воздействия лазерного
излучения можно трактовать как состоящий из первичной фотохимической
реакции с переносом электрона в макромолекуле с последующим конформационным
изменением ассоциата, состоящего из макромолекулы и ее гидратного
окружения. Т.е. это своеобразный “обмен” когерентными свойствами между
биовеществом и электромагнитным полем: в результате взаимодействия лазерный
свет рассеивается и поглощается, а неравновесная декоррелированная
биосистема возвращается в полностью когерентное состояние. Также процесс
воздействия лазерного излучения можно рассматривать как своеобразный
“теплообмен” между двумя системами, имеющими отрицательную абсолютную
температуру – биосистемой и когерентным электромагнитным полем
(рис.4.4.3.1.).
Итак, эффект лазерного излучения является нетривиальным примером
взаимодействия двух неравновесных систем: когерентного поля и биологической
системы. Взаимодействие этих двух систем происходит всегда при
монохроматичности излучения, что связано с дискретностью энергетического
спектра биосистемы и с изменением ее параметров во времени – она “дышит” и,
тем самым, всегда обеспечивает резонанс структур. Основными чертами этого
взаимодействия следует считать наличие самоорганизации и эквифинитности –
независимости конечного результата от меняющихся в широких пределах
начальных условий (длина волны, угол освещения, интенсивность и др.).
Рассмотренные выше предположения в какой-то степени объясняют причины
“однонаправленности” положительного терапевтического результата всего
процесса лазерной биостимуляции.
Таким образом, природа термооптического сигнала, используемого в
термооптической микроскопии, еще не до конца исследована и не имеет четкой
концепции, объясняющей феномен взаимодействия лазерного излучения с
биовеществом. Наиболее оптимальное объяснение наблюдаемых явлений на
сегодняшний день дает концепция нестабильности, предложенная И. Пригожиным.
Однако как заметил сам Ньютон в письме к Ольденбергу: "окончательных
теорий" не существует, каждая теория основана на идеализациях (35). Поэтому
несомненным является только то, что оперирование термином «термооптический
сигнал» часто воспринимается современными учеными как ересь, но в тоже
время создает предпосылки для освоения этой области исследования на будущих
этапах эволюции познания.
Дираку принадлежит следующее высказывание: "Основная трудность
теоретической физики - необходимость преодолевать предрассудки (35)", что
особенно верно применительно к необратимости и вероятности. Верным это
является и для настоящего этапа развития термооптического анализа.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На протяжении всей истории человеку было присуще желание исследовать
окружающий его мир и пытаться понять природу вещей, что со временем привило
к возникновению науки как таковой и подняло вопрос о научной
рациональности. В истории философского мышления развитие представлений о
научной рациональности прошло через множество этапов, начиная с
дедуктивистской модели характерной для античности и постепенного принятия
значимости «доводов опыта и эксперимента». В 50-х годах XX века проблема
научной рациональности оказалась в центре внимания научной общественности
благодаря концепции критического рационализма К. Р. Поппера, а затем в
60—80-х годах работ Т. Куна и И. Лакатоса, показавших присутствие в науке
иррационального компонениа.
Наука 21-ого века, приняв иррациональную компоненту, признав присутствие
регулятивного воздействия на научное мышление идеалов, норм и стандартов,
имеющих историческую и социокультурную обусловленность, и частично
отказавшись от идей детерминизма в пользу концепции нестабильности и
случайности, включила человеческую деятельность в поле зрения
естествоиспытания и выдвинула вперед новые ориентиры для деятельности
естествоиспытателей и их философских взглядов.
В данной работе философский стиль мышления современного
естествоиспытателя представляется в виде сферы взаимодействия классических
и современных философских идей и теоретического естествознания в применении
к конкретным полученным результатам исследований. Связующим звеном между
философскими концепциями и конкретно научными проблемами и представлениями
в этой сфере выступают логика и математика. Такой подход предполагает
наличие у современного естествоиспытателя широкого кругозора и готовности
применить междисциплинарный подход в исследовании. Проблема взаимодействия
дисциплин рассматривается на примере термооптического метода исследований
биологических объектов, находящегося на стыке физики, биологии, медицины и
математики. Было также показано, что природа явления, лежащего в основе
рассматриваемого термооптического метода, не имеет четкого обоснования и
наилучшим образом описывается с помощью концепции нестабильности.
Таким образом, современные тенденции изменений с основных постулатах
науки и философского стиля мышления исследователей ясно свидетельствуют о
том, что механизм принятия решений человеком совершенно отличен от того,
что наблюдается в физике. Человеческая свобода может иметь смысл только в
мире, которым правят не детерминистические законы, а неопределенность
служит предпосылкой существования мира людей, мира, где есть место новации,
есть место творчеству, в котором время не отделяет человека от природы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Smart J.J.C. Quine’s philosophy of science // Word and Objections. Ed.
by D. Davidsonand I. Hintikka. Dordrecht, Boston: D. Reidel, 1975.
2. Алексеев П.В., Панин А.В. Философия: Учебник для ВУЗов – М.: ТЕИС,
1996.-504с.
3. Введение в философию: учебное пособие под ред. акад. Файзуллина Ф.С. –
Башкорстан, 1996.
4. Шаповалова В.Ф. Основы философии. От классики к современности изд.2-е,
дополненное: Учеб. пособие для вузов. – М: ФАИР-ПРЕСС, 2000.- 608с.
5. Материалы Internet.
6. Г.М. Голин. Классики физической науки. Краткие творческие портреты..
Мн., «Вышэйшая школа», 1981. С. 180.
7. В.С.Степин. Основания науки и их социокультурная размерность //
www.philosophy.ru/library/ruspaper/stiopin1.htm
8. Гуревич А.Я. Категории средневековой культуры. М., 1972. С. 26-84; см.
также: Степин В.С. О прогностической природе философского знания:
Философия и наука // Вопр. философии. 1986. № 4. С. 39-53.
9. Фуко М. Слова и вещи. М., 1977. С. 87.
10. Рейхенбах Г. «Философия пространства и времени». Издательство
"Едиториал УРСС». 2003.
11. Popper K. The open society and its enemies. L., 1973.p.224
12. Кун Т. Структура научных революций.- М., 1975. С. 27.
13. В.А.Лекторский. Рациональность, критицизм и принципы либерализма
(взаимосвязь социальной философии и эпистемологии Поппера).
14. Лакатос И.. Методология научных исследовательских программ // Вопросы
философии, 1995, №4, стр.135-154
15. Лакатос И. История науки и ее рациональные реконструкции // Структура
и развитие науки. М .: Прогресс , 1978. С . 222.
16. Фейерабенд П. Избранные труды по методологии науки. М.: Прогресс
1986.С . 361.
17. Печенкин А.А. Философия науки и квантовая механика //
195.19.12.125/personal/apech/apech.pdf
18. Тулмин С., Человеческое понимание, М., Прогресс, 1984
19. Suppes P. "Models of Data", and "Measurement, Empirical
Meaningfulness, and Three – Valued Logic" // Suppes P. Studies in
Methodology and Foundations ofScience. Dordrecht: Reidel, 1969.
20. Пригожин И. Философия нестабильности // Вопросы философии 1991.- N 6-
С. 46-52.
21. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с
природой. - М.: Прогресс, 1986 - с. 432
22. Михеев А. Вокруг, около, вместо // Иностранная литература. 1995.№5
с.31-35
23. Маньковская Н. Эстетика постмодернизма. СПб.: Алетейя, 2000. с.317
24. Мосолова Л.М., Валицкая А.П., Щедрина Г.К. Мировая художественная
культура – учебное пособие. СПб: РГПУ, 1991.-с. 67
25. Ильин И.П. Постструктурализм. Деконструктивизм. Постмодернизм.М.:
Интрада. 1996. с. 202
26. С.Р. Микулинский, Л.А.Маркова. Чем интересна книга Т.Куна “Структура
научных революций”. Послесловие к рус.изд.кн. - В кн.: Кун Т.
Структура начных революций. М., Прогресс, 1977, стр. 274 – 292
27. Ильин И. Постмодернизм: словарь терминов. М., 2001. с.314
28. D.Lapotko, G.Kuchinsky, H. Antonishina, H.Scoromnik, Laser viability
method for red blood cells state monitoring, Proc. SPIE, Vol. 2628,
Optical and Imaging Techniques for Biomonitoring, eds. Hans-Jochen
Foth, Renato Marchesini, Halina Podbielska, Herbert Schneckenburger,
Michel Robert-Nicoud, 340-348, 1995
29. Lapotko, G. Kuchinsky, M. Potapnev, D. Pechkovsky, Photothermal image
cytometry of human neutrophils. Cytometry 1996; 24: 198-203.
30. Федоров Б.Ф. Лазеры. Основы устройства и применение. - М.: ДОСААФ,
1988. - 190с.
31. Справочник по лазерной технике: Пер. с нем. - М.: Энергоатомиздат,
1991. - 544с.
32. Кольман Е.В. Лазерная стимуляция биологических объектов как процесс
взаимодействия неравновесных открытых систем // В сб. трудов Второй
Российской конференции «Физика в биологии и медицине» - М., 2001 г.
33. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Мир.: 1990
34. Климонтович Ю. Статистическая теория открытых систем. М.:ТОО “Янус”,
1995. 624 c.
35. И.Р.Пригожин. Постижение реальности // Природа, N6, 1998.
-----------------------
Рис. 3.1. Философский стиль мышления естество-испытателя на основе идей Дж.
Смарта и В. Куайна
Рис.4.4.1.1. Принцип термооптического метода
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
