Санкхья утверждает, что рецепция вкуса непосредственно связана с жидким агрегатным состоянием, или, иначе говоря, сама специфика распознавания различных вкусовых агентов основана на анализе тех связей, которые обуславливают само существование субстрата в жидкой фазе. Подобное утверждение заслуживает более детального рассмотрения. В принципе те силы и связи, которыми обусловлено существование жидкого состояния, имеют ту же природу, что и силы межмолекулярного взаимодействия в газах, - это все те же Ван-дер - Ваальсовы силы. Однако фазовый переход из газообразного в жидкое состояние, который обычно осуществляется посредством понижения температуры газа или его сжатия, произойдет лишь в том случае, когда между атомами и молекулами газа возникнут дополнительные и специфические связи, которые и обеспечат переход вещества в такую фазу. В соответствии с вышеозначенным представлением, эти новые связи, типичные уже для жидкого состояния, должны играть решающую роль в действии механизма вкусового восприятия. И поскольку основной функцией вкусовых рецепторов является именно распознавание отдельных химических веществ, то, соответственно весь этот процесс должен быть основан на учете прежде всего тех сил, которые обеспечивают нахождение субстрата в жидком состоянии или же, в таком случае, когда он переводится в жидкую фазу посредством растворения его в другом, уже имеющемся жидком субстрате (растворителе): любое вещество, прежде чем оно будет воспринято вкусовым рецептором, должно быть обязательно переведено в жидкую фазу: «Органом вкуса являются вкусовые луковицы… на поперечном разрезе вкусовая луковица несколько напоминает… рассеченный пополам цитрусовый плод. На верхушке у нее имеется отверстие, называемое вкусовой порой, в которую должно проникнуть вещество, стимулирующее рецепторные клетки. Пройдя через пору, вкусовое вещество попадает на верхушки вкусовых клеток. Эти клетки несут на себе микроворсинки, которые омываются наполняющим пору раствором» (9).
Поэтому все вкусовые агенты (идентифицируемые химические соединения), сначала должны быть растворены в жидкости. Для всех живых организмов таким универсальным растворителем является вода, которая, как кажется, далеко не случайно, сама в свою очередь обладает совершенно нейтральным вкусом. В обычных условиях ее молекулы за счет водородных связей ассоциируются в комплексы типа (Н3О+) . Анализируемые вкусовые агенты, растворяясь в воде, образуют с ней сложные соединения в виде гидратированных атомов или молекул: «взаимодействие молекул растворяемого вещества с определенным числом соседних молекул растворителя приводит к образованию новой частицы - супермолекулы» (15). Далее, следуя вышеуказанной версии, мы теперь должны утверждать, что объектами распознавания (информативным параметром) для вкусовых рецепторов становятся как раз те связи, которые возникают между ассоциатами воды и молекулами растворенного вещества. Или, формулируя вопрос несколько иначе, следовало бы сказать, что предметом анализа являются характерные связи, образуемые распознаваемым химическим агентом с молекулами воды, т.е. первоначальная и наиболее важная часть процесса, - это перевод анализируемого субстрата в гидратированное состояние с образованием ассоциатов его ионов и молекул с молекулами воды. Силы же, образующие гидратные комплексы, являются Ван дер-ваальсовыми, причем здесь присутствуют как силы кулоновского притяжения, так и силы дисперсионного взаимодействия.
При всем разнообразии вкусовых ощущений считается, что основными являются четыре, остальные же представляют их комбинации, а само существование модальности вкуса прямо связано с одной из важнейших метаболических потребностей организма, -потребностью в пище. В настоящее время уже точно установлено, что соленый вкус обусловлен присутствием в растворе ионов натрия (и в какой-то степени ионов Kˉ, Mgˉ-ˉв отдельных случаях); кислый связан с присутствием в растворе иона водорода в виде оксония ( Н3О+). Соли и кислоты диссоциируют в растворителе на катионы и анионы, в результате чего образуются гидратированные комплексы, состав которых далее уже анализируется вкусовым рецептором. Но ощущение сладкого вкуса, которое, например, дает глюкоза, и другие моносахариды обусловлено присутствием в растворе уже не ионного, а молекулярного комплекса, - как известно, глюкоза хорошо растворяется в воде, но в ней не диссоциирует, а образует с водой крупные межмолекулярные комплексы - супермолекулы. Если для трех видов вкусовых ощущений инициирующие их агенты уже точно определены, то что касается ощущения горького вкуса (т.е. не пригодного в пищу), к такому числу относится огромное количество самых различных веществ, и в первом ряду находится, конечно же, хинин, далее следует стрихнин, кофеин, атропин, КNО3 и т.д. Все эти соединения очень различаются по своему химическому составу и строению, поэтому трудно ответить на вопрос, что именно является агентом горького вкуса. Поскольку же, как мы убедились, вкусовым рецепторам приходится иметь дело как с электролитами, так и неэлектролитями, и поскольку сам процесс распознавания предусматривает непосредственный контакт вкусового агента с телом рецептора, то такой процесс должен быть основан на использовании какого-то взаимодействия универсального типа. Таковым является, безусловно, Ван-дер-ваальсово взаимодействие. Возникшие ассоциаты взаимодействуют с телом рецептора посредством Ван-дер-ваальсовых сил, при этом вполне обоснованно предполагается, что: «…основным во вкусовой чувствительности является физико-химический процесс, а именно адсорбция молекул вещества на поверхности вкусовых рецепторов» (9).
Иначе говоря, характер связи вкусового агента с рецептором должен отвечать ряду условий, к числу которых следует отнести низкую энергию связей, быстроту их образования и разрыва, возможность получения информации, достаточной для безошибочного распознавания испытываемого вещества посредством оперативного снятия квантовых характеристик атома или молекулы. Физическая адсорбция как кажется, наиболее полно отвечает всем этим требованиям. В то же время подобный механизм восприятия может иметь и свои недостатки, имея в виду известные факты, связанные с ошибками в распознавании. Так, например, хотя глюкоза и является носителем сладкого вкуса, но такое вещество как сахарин, хотя и совершенно безвредно для организма, но совершенно для него бесполезно в метаболическом плане. В то же время по силе субъективного восприятия сладкого, оно в 500 раз слаще сахара. Поэтому здесь явно имеет место имитация связи в системе «агент – рецептор», поскольку по своему химическому строению и составу глюкоза и сахарин сильно отличаются друг от друга.
Раннее мы предположили (философы санкхьи это утверждают), что принцип действия вкусовых рецепторов основан на анализе связей между ионами и молекулами в образовавшемся гидратном комплексе, особенности строения которого определяют в дальнейшем и специфику и характер связей, возникающих при контакте такого комплекса с телом рецептора. Эти же силы и связи, возможно, сходны между собой и могут играть существенную роль и в образовании фазы чистого субстрата, если бы он был переведен в такое состояние. Переход вещества из газообразного в жидкое состояние предполагает включение новых дополнительных связей, которые обеспечивают появление физических свойств, типичных уже для жидкостей. Эти же связи, как предполагается, могут играть важную роль при образовании гидратных комплексов, вследствие чего эти первые становятся объектами распознавания для органов вкуса. Другими словами, хотя и Ван-дер - Ваальсовы силы имеют общее происхождение, их проявление в том или ином агрегатном состоянии для конкретного химического вещества, уже настолько специфично, что может стать основой для его распознавания органами чувств. Вот почему, думается, нельзя исключить такой возможности, что существование жидкого агрегатного состояния каким-то образом связано с механизмом вкусовой рецепции, и эта связь может проявляться в общем характере действующих сил: «… Ван-дер-ваальсовы взаимодействия играют существенную роль в биохимических реакциях… хотя индивидуальные дисперсионные связи являются очень слабыми, их число в сравнительно большом комплексе оказывается весьма велико, и поэтому они способны обусловливать эффективное связывание» (15).
В качестве примера П. Хобзе и Р. Заградник приводят работу Вайнштейна с сотрудниками, посвященную исследованию взаимодействия: «лекарственное вещество – рецептор» на молекулярном уровне: «При рассмотрении этих взаимодействий проводилось различие между двумя последовательными стадиями, - узнаванием и активацией… эти две стадии тесно связаны между собой: образование комплекса «вещество – рецептор» приводит к характерному изменению свойств рецептора, и эти изменения соответствуют 1-й стадии – активации. Высокая эффективность и специфичность биохимических превращений требует, чтобы отдельные стадии в последовательных процессах характеризовались небольшими энергетическими барьерами. Это условие выполнимо для эффективно катализируемых химических реакций и для всех видов Ван-дер-Ваальсова взаимодействия. В большинстве важнейших биореакций можно схематично выделить три последовательных стадии: 1. Сближение партнеров; 2. Истинное биопревращение; 3. Взаимное удаление подвергшихся биореакции подсистем… важно то обстоятельство, что первая и третья стадии являются типичными Ван-дер-ваальсовыми процессами. Вторая стадия, т.е. истинное биопревращение, представляет собой либо эффективную катализируемую химическую реакцию, либо еще один Ван-дер-ваальсовый процесс» (15).
Нетрудно заметить, что вышеописанный механизм вполне может иметь свою полную аналогию и в процессе распознавания химических агентов органами вкуса, где наряду с Ван-дер-ваальсовыми силами и взаимодействиями, действующими в системе «агент – рецептор», нельзя исключить фактор наличия электромагнитного взаимодействия между ними в виде излучения и поглощения фотонов, что позволило бы еще и дополнительно учесть спектральные характеристики атомов и молекул анализируемого соединения. В любом случае, восприятие вкуса, поскольку оно непосредственно связано с идентификацией химических веществ, основывается на целой комбинации физических факторов, которые уже перечислялись выше, когда рассматривались другие виды сенсорной чувствительности, и, вполне возможно, что оно включает в себя и электромагнитное взаимодействие. Санкхья определенно считает, что так оно и есть, поскольку в соответствии с ее представлениями, восприятие вкуса основано на комбинации четырех «тонких состояний», среди которых присутствуют и «тонкое состояние» цвета, или тот физический фактор, который обуславливает существование электромагнитного взаимодействия и его переносчиков - фотонов. Интересно, что подобная версия в теории вкуса и запаха не только существует, но отчасти даже успела получить свое экспериментальное подтверждение; - так, Дж. Сомьен отмечает: «… другие теоретики, начиная с 1870 года до наших дней, искали связи между колебательным движением молекул или другими физическими свойствами пахучих веществ и их эффективностью как обонятельных раздражителей. Некоторые исследователи предположили, что обонятельную слизистую возбуждает эмиссионный спектр молекул. Другие, напротив полагали, что критическим фактором является поглощение в инфракрасной области. То, что эмиссия или поглощение излучения может иметь отношение к стимуляции обонятельных рецепторов, представляется вероятным, если учесть, что обонятельная слизистая в отличие от остальной слизистой полости носа пигментирована …» (9).
Подобное предположение вполне справедливо высказать и в отношении восприятия запаха, поскольку физические механизмы рецепции запаха и вкуса скорее схожи чем различны и основаны на одном и том же принципе, хотя в то же время, в субъективно - психологическом плене они качественно различны, представляя собой различные типы чувственных модальностей. На самом деле, это очень серьезный вопрос, поскольку стадии, предшествующие распознаванию запаха и вкуса, как оказывается, совершенно идентичны: «Запахи - это пары и газы, раздражающие обонятельные волоски. Чтобы пахучие вещества были восприняты, они должны быть доставлены к обонятельной слизистой с воздухом, затем раствориться в водной фазе, покрывающей слизистую, и, наконец, адсорбироваться поверхностью обонятельного эпителия. Как степень растворимости, так и степень адсорбции различных веществ, влияет на их способность возбуждать обонятельные рецепторы» (9).
Здесь ответ, как это ни странно, мы можем найти в той же санкхье, которая вполне определенно указывает на то, что восприятие запаха основано на учете сил, типичных прежде всего для твердого состояния, в отличие от восприятия вкуса, где учитываются связи, типичные для жидкой фазы. И, действительно, ведь совершенно бесспорным представляется тот факт, что при изменении агрегатного состояния одного и того же субстрата (фазового перехода) возникают и разрушаются связи, типичные именно для данного состояния. Утверждать же, что восприятие запаха основано на учете связей, типичных как раз для твердого состояния, чисто теоретически хотя и возможно, но весьма трудно обосновать, так как сам принцип, на котором основано восприятие запахов, все еще далеко не ясен. Но, хорошо известно, что вкусовые и обонятельные рецепторы обладают очень высокой чувствительностью и способны распознавать даже одиночные агенты. Существует предположение, что контакт молекулы пахучего вещества (одоранта) с обонятельным рецептором происходит за счет хемо- или физической адсорбции. В пользу последней свидетельствует факт мгновенного восприятия запаха, - образование и разрушение связей между молекулами одоранта и рецептора происходит настолько быстро, что здесь нужно говорить скорее о физической адсорбции, причем силы, участвующие в адсорбционных процессах, имеют ту же природу, что силы межмолекулярного взаимодействия в газах, жидкостях и твердых телах. Для них характерна очень низкая энергия связи, которая в то же время весьма типична, например, для многих твердых тел, обладающих амфорной структурой. Поскольку все твердые вещества делятся на пахучие и непахучие, то нельзя не заметить, что по являющее тело пахучих веществ в конденсированном состоянии (в твердой фазе) имеют строение молекулярных кристаллов. Такие вещества имеют низкую температуру плавления и малую теплоту сублимации, почему и в нормальных условиях часть молекул такого кристалла может находиться парообразном состоянии, а потому быть способной восприниматься органом обоняния. В то же время нельзя не обратить внимания на один весьма важный момент, - как в случае восприятия вкуса, так и в случае восприятия запаха, распознаваемое вещество должно быть переведено в жидкую фазу посредством его растворения, т.е. первоначальные стадии, как видно, целиком идентичны. Но, если вкусовой рецептор, предположительно, учитывает характер связей в гидратном комплексе которые, возможно сходны или подобны по своим параметрам связям, которые имеют место при переводе уже чистого субстрата в его жидкую фазу, то в случае обонятельного рецептора, согласно версии санкхьи, последний должен был бы учесть связи, которые были бы типичны для твердого состояния. Хотя, с другой стороны, они как будто бы актуально не проявлены, - ведь распознаваемое вещество находится в жидкой фазе. Вероятно, этому также можно быть дано свое объяснение, - молекулярные кристаллы обладают структурой, которая близка скорее к структуре жидкости, нежели истинно твердых тел (например, металлов). Поэтому в таких кристаллах могут присутствовать одновременно силы и связи, типичные как для одного, так и другого состояния. Если учесть и это обстоятельство и представить себе, что молекулы одоранта, уже находясь в свободном состоянии, в виде пара или газа, все еще сохраняют в себе информацию об их предыдущем состоянии и связях в субстрате кристалла, то орган обоняния, будучи специфичен в отношении именно этого типа связей, вполне был бы способен их распознавать. Далее, известно, что в зависимости от природы молекул, все молекулярные кристаллы подразделяют на полярные и неполярные диэлектрики. Если для первых характерно преобладание такого вида Ван-дер-ваальсовых взаимодействий как ориентационные, - в виду того, что молекулы полярного диэлектрика обладают постоянным дипольным моментом, то для неполярных более типичным является дисперсионное взаимодействие. Конечно, нельзя исключить и того, что в образовании молекулярных кристаллов участвуют все виды Ван-дер-ваальсовых сил, но в зависимости от сорта молекул преобладают те или другие. Дисперсионное взаимодействие в этом плане является универсальным и оно характерно для всех видов молекул. Тем более, такого рода взаимодействие может играть ключевую роль в механизме распознавания запахов, особенно если этот последний основан на принципе физической адсорбции, что весьма вероятно, поскольку образование связи «рецептор – одорант» происходит практически мгновенно, на входящем в носовую полость потоке газа, и столь мгновенно происходит ее разрыв, т.е. такого рода связь должна быть низкоэнергической и очень лабильной, а именно такова энергетика дисперсионного взаимодействия, которое, одновременно, играет важную роль в образовании молекулярных кристаллов. Так, по мнению Де Симоне, механизм рецепции запаха связан с образованием двойного электрического слоя, причем «… подвижные ионы изменят состояние поверхности без актуального образования той или иной химической связи» (16).
Дисперсионное взаимодействие дает важную информацию о квантомеханических параметрах атома и молекулы анализируемого вещества. Если рассмотреть выражение для потенциальной энергии дисперсионного взаимодействия, то нетрудно заметить, что такой параметр как собственная частота колебаний осциллятора (атома или молекулы) уже дает минимально необходимую информацию для последующей идентификации индивидуального химического соединения, поскольку содержит в себе сведения о массе частицы и величине тех упругих сил, которые действуют на нее со стороны флуктационного электромагнитного поля. Колебания молекулы одоранта могут возбудить соответствующие колебания молекул рецептора: так, развивая резонанскую теорию восприятия запаха, Райт при этом отмечает, что: «…восприятие запаха обусловлено колебанием молекул, - колеблющиеся молекулы возбуждают резонирующие рецепторы… в таком случае специфичность обонятельных клеток определялась бы соответствием резонансных частот стимула и рецептора» (9). При наличии дисперсионного взаимодействия вполне возможно и явление резонанса поскольку, как уже отмечалось выше, значения вакуумных флуктуаций в различных точках поля виртуальных фотонов взаимно коррелируют между собой (и, соответственно, значения дипольных моментов атомов и молекул).
Таким образом, поле виртуальных фотонов, возможно, и есть тот глубинный физический фактор, которым не только обусловлено существование твердой фазы, но и который, по утверждению санкхьи, находясь в комбинации с другими, рассмотренными выше факторами, одновременно определяет и специфику восприятия запаха.
Следовательно, подводя итог этому достаточному общему рассмотрению вопроса о возможных физических чувственного восприятия, мы вправе сказать, что эта целостная картина восприятия обусловлена рядом условий, которые, хотя и недоступны непосредственному наблюдению, но в решающей степени определяют ту общую картину чувственно воспринимаемой реальности, в том числе и существование агрегатных состояний и фазовых переходов между ними.
Особая роль здесь, конечно, принадлежит фонон - фотонному вакууму и бозе - конденсату Хиггса, которыми обусловлено не только существование трехмерного пространства и элементарных частиц в нем с присущим им комплексом физических свойств, а также различных видов фундаментальных взаимодействий, но и сил межатомного, межмолекулярного взаимодействия, и на их основе - существования различных фазовых состояний.
Точно так же и существование различных механизмов восприятия, специфика их функционирования, так же основана на физических факторах, которые в этом смысле не «специфичны», поскольку присущи как наблюдаемым физическим состояниям, так и органам чувств, воспринимающих эти состояния. Более того, можно сказать, что весь механизм распознавания сенсорных агентов строится на основе этих скрытых факторов, на учете состояния той локальной области поля нулевых колебаний, где происходит изменение в момент контакта рецептора с сенсорным агентом. В этом смысле сенсорные агенты - световые и звуковые волны, атомы и молекулы различных химических соединений, выступают, главным образом, только в качестве «пускового механизма». При вступлении их в непосредственный контакт с рецептором, возникает система агент - рецептор с новыми геометрическими и топологическими параметрами, которые немедленно учитываются полем нулевых колебаний, что и приводит к изменению общей суммарной электрической активности чувствительной клетки и к последующему образованию генераторного потенциала.
Поэтому как будто бы есть определенные основания говорить о том, что в основе наблюдаемых «грубых» состояний лежат ненаблюдаемые или «тонкие» (если воспользоваться терминологией санкхьи), а эти последние лежат в основе механизма сенсорного восприятия.
С другой стороны, еще более удивительным выглядит то обстоятельство, что у столь на первый взгляд не схожих и никак не связанных между собой систем знания, могут существовать какие-то общие интересы и места. Казалось бы, какое отношение может иметь одна из древнейших систем индийской метафизики к квантовой теории поля, космологии и теории сенсорных систем?
1. Vācaspati Misra. An English translation, with the Sanskrit text of the Tattva - kaumudi (sankhya) of Vācaspati Misra, by Gangānātha Jhā.- Bombay: Tookaram Tatya, F.T.S.,1889 - p. 114; 99.
2. Banerji S. Ch. Isvarakrsna sānkhya-kārikās with Gaudapada,s Bhāsya and Narāyana Tirtha,s Chandrika.-Calcutta: Hare Press, 1901- р. 294.
3. Леонов А.Г. Танцовщица и зритель - Иваново: ОМТ МИБИФ, 2001 - стр. 182-306
4. The Yoga System of Patanjali or the Аncient Hindu Doctrine of Concentration of Mind. From the original sanskrit by J.H. Woods. - Cambridge (Mass): Harvard Oriental Series, 1914, V.17- p.380
5. Мостепаненко В.М., Трунов Н.Н. Эффект Казимира и его приложения М: Энергоатом- издат, 1990 – 216 с.
6. Мостепаненко В.М., Трунов Н.Н. Эффект Казимира и его приложение - УФН, 1988. т156.вып.3.- стр. 385-426
7. Красин В.З. Сверхпроводимость и сверхтекучесть. Издание 2-е, перераб. М: Наука, 1978 - 192 с.
8. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Всeленнoй. М.:Издательство Московского университета, 1988. - 189 с.
9. Сомьен Дж. Кодирование сенсорной информации в нервной системе млекопитающих. Перевод с английского Н.Ю. Алексеева - М. Мир, 1975. - 416с. . 10. Thе Upаnishads. Transl. by M. Muller. – Oxford: Clarendon Press, 1900, SBE, parts 1-2, vol.!-
p.320, vol.2 -p. 350.
11 Тибетская книга мертвых. Перевод с англ. СПб: Издательство Чернышева, 1992. - 255с.
12. Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса М.: Наука, 1988. - 344с.
13. Киржниц Д.А., Линде А.Д. Фазовые превращения в физике элементарных частиц и космологии. В кн.: Наука и человечество. Международный ежегодник - М.: Знание, 1982.- стр.165-177.
14. Ансельм А.А., Уральцев Н.Г., Хозе В.А. Хиггсовские частицы, УФН, 1985, т.145. вып.2 . стр.185-217.
15. Хобзе П., Заградник Р. Межмолекулярные комплексы: Роль Ван-дер-ваальсовых систем в физической химии и био-дисциплинах. Перевод с англ. М.: Мир, 1989.-376с.
16. Desimone Jh.A. Physicochemical principles in Taste and Olfaction. - Ed. By Robert H. Cadan and Morleu R. Kare. - N.Y.: Academic Press, 1981-pp. 213-229.
17. Губанов Н.И. Чувственное отражение. - М: Мысль, 1986- 239с.