[论文解读] New Hierarchic Theory of Water and its Application to Analysis of Water Perturbations by Magnetic Field. Role of Water in Biosystems

Alex Käiväräinen|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2002

Biofield Effects and Biophysics参考文献 30被引用 4

一句话总结

本文提出了一种新颖的凝聚态物质层次化量子理论，将水视为三维驻波系统（热德布罗意波、红外光子和声波），并通过计算机模拟加以验证。该理论识别出微管中的相干水团簇为宏观分子玻色-爱因斯坦凝聚的潜在位置，暗示其通过相干红外辐射及波函数塌缩过程中的凝胶-溶胶转变，在长程神经元通信中发挥关键作用。

ABSTRACT

The short version of new quantum quantitative Hierarchic theory, general for solids and liquids is presented. Condensed matter is considered as a system of 3D standing waves of different nature: thermal de Broglie waves (waves B), IR photons and thermal acoustic waves. Theory is verified by computer simulations on examples of pure water and ice, using special computer program yielding about 400 physical parameters, most of them hidden for direct experiment. The idea of new optoacoustic device: Comprehensive Analyzer of Matter Properties (CAMP) is presented. Good correlation between simulated parameters of water and proteins spatial and dynamic ones points to crucial role of water in biopolymers evolution. The possibilities of CAMP computer program has been demonstrated in study of water perturbations under magnetic field treatment. A new mechanisms of distant and local specific interaction between ligands and proteins are proposed. Computer simulations point, that coherent water clusters could be in state of mesoscopic molecular Bose condensation (mBC) at physiological temperatures. The coherent IR radiation of such kind of water clusters in microtubules (MTs) is responsible for exchange interaction between MTs of distant neurons, turning mBC to non-continuous macroscopic Bose condensation. The wave function collapsing is accompanied by [gel-sol] transitions in neurons bodies and their synaptic reorganization.

研究动机与目标

• 开发一种适用于固态和液态物质的一般性凝聚态物质层次化量子理论。
• 通过基于波的分子组织模型，解释水在生物系统中的作用。
• 利用计算机模拟研究磁场对水结构的影响。
• 探索相干水团簇在生理温度下支持宏观量子效应的潜力。
• 提出一种通过相干水动力学实现生物分子之间长程特异性相互作用的机制。

提出的方法

• 将凝聚态物质建模为三维驻波系统：热德布罗意波（B）、红外光子和热声波。
• 使用自定义计算机程序（CAMP）模拟水和冰的物理参数，预测约400个隐藏的物理属性。
• 模拟磁场作用下水的扰动，以分析其结构与动力学变化。
• 分析在生理温度下水团簇中发生宏观分子玻色-爱斯坦凝聚（mBC）的可能性。
• 提出微管中mBC态发出的相干红外辐射可实现远距离神经元之间的非局域相互作用。
• 将波函数塌缩与神经元胞体中的凝胶-溶胶转变及突触重组织联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可建立统一的层次化量子理论，利用驻波动力学描述物质的液态与固态？
• RQ2 磁场在分子水平上如何扰动水的结构与动力学？
• RQ3 微管中的相干水团簇是否可在生理温度下表现出宏观分子玻色-爱斯坦凝聚？
• RQ4 此类团簇发出的相干红外辐射在神经元间通信中起何种作用？
• RQ5 神经元中凝胶-溶胶转变如何与波函数塌缩及突触重组织相关联？

主要发现

• 使用CAMP程序对水和冰的计算机模拟成功再现了约400个物理参数，其中许多难以通过直接实验获取。
• 模拟得到的水参数与蛋白质的空间和动态特性之间显示出良好相关性，支持水在生物大分子演化中的关键作用。
• 预测微管中的相干水团簇在生理温度下处于宏观分子玻色-爱斯坦凝聚（mBC）状态。
• 提出的mBC团簇发出的相干红外辐射，可作为远距离神经元之间特异性相互作用的媒介。
• 该系统中的波函数塌缩与神经元胞体的凝胶-溶胶转变相关联，提示了一种突触重组织的机制。
• 该理论为磁场对水的影响提供了量子基础，具有生物信号转导与信息处理的深远意义。