Информационное структурирование паракристаллических объектов при слабом электромагнитном СВЧ-КВЧ и электронном воздействии

Рост производства и потребления продуктов питания в мире и, прежде всего, функциональных продуктов, будет определяться не столько объ ёмами самого производства, сколько уровнем информационной насыщенности ингредиентов составляющих продукт. Это предполагает передачу адресн ой информации в виде резонансного воздействия с кластерными структурами ингредиентов в форме физических и химических сигналов, эффективность которых требует использование определенных, нетрадиционных технологий переработки исходного сырья.

Влияние слабых электромагнитных вихревых и невихревых полей в диапазоне частот СВЧ-КВЧ на структуру биологических объектов достаточно давно и масштабно изучается в различных направлениях науки и её практических приложениях [1]. Представляется интересным исследовать влияние крайних атомарных участков электромагнитных полей на информационную восприимчивость биологиче-скихобъектов, в качестве которых исследованы зернобобовые культуры, обычно используемые в питании живых организмов и человека.

Пономарева Е.И., 2013

Количество информации, которую выделяет из общего потока внешних воздействий кластерная структура любого объ екта переработки (в живой природе это очевидно ДНК), может быть сопоставимо с количеством энергии, необходимой для совершения работы при биохимических и биофизических реакциях [2]. То есть на физическом уровне, например, при внешнем волновом воздействии, которое приводит к резонансному состоянию молекулярно-кластерную структуру объектов переработки и, как следствие, химико-физический метаболизм протекает в условиях информационной корреляции. А сам процесс переработки сырья носит биффурка-ционный характер, стабильность и повторяемость результатов напрямую зависят от параметров внешних управляющих сигналов.

Источником направленного потока электронов в данной работе является катод электронного сканирующего микроскопа. Как правило, величина дозы воздействия потока электронов на любой объект считается ничтожной. Однако в детальном рассмотрении воздействие слабых информационных полей может оказывать закрепляющие признаки метаболизма состояния исследуемого объекта, изменение его структуры, формы и других особенностей каналов передачи информации от объекта к объ-

ВестникВГУИТ, №2, 2013 екту, его части или конгломерата частей, например молекул, кластеров и т.п. элементов, составляющих целостную органическую структуру или её часть.

Источник, учитывая конструктивные особенности электронного сканирующего микроскопа, расположение и размеры катода в корпусе микроскопа, можно рассматривать как точечный многомодовый излучатель сферических волн в сверх размерном волноводе. Предполагаем, что мы имеем дело не только с токами, но и зарядами, наведенными или образовавшимися на стенках круглого сверх размерного волновода в процессе излучения электронов. Сам процесс излучения считаем стационарным и детерминированным, никакие флуктуации потока излучения электронов не рассматриваются ни в макро- ни в квантовом приближении.

В качестве исследуемых образцов (биопродуктов растительного происхождения) исследованы зернобобовые культуры, наиболее часто используемые в питании (в том числе и функциональном питании), при массовом их потреблении. Это: пшеница, рожь, овес, ячмень, нут, амарант, просо, гречиха. Преднамеренно выбраны низкосортные образцы из вышеперечисленных без всякой дополнительной очистки и обработки.

Способ измельчения - дезинтеграционно-волновой [3], объект исследования - мука из цельносмолотых образцов.

Время воздействия потока электронов -1 час для каждого образца. Это позволяет усреднить по времени все возможные флуктуации параметров излучения и упростить подсчет реальной дозы микрооблучения объектов. Основные параметры исследования -это скорость отклика каждого образца на внешнее воздействие, частота отклика для каждого образца за указанный период внешнего малого воздействия.

На рисунке 1 в качестве примера представлены фрагменты эволюционных преобразований для интервалов времени порядка 15 минут и электронные спектры образцов пшеницы, ячменя, нута и амаранта. Как видно из фотографий, кластеры каждого образца находятся в периодическом процессе постоянного преобразования форм и обмена информации с близкорасположенными и удалёнными объектами. Наиболее простым способом кодировки информации предположительно является модуляция каналов приема-передачи внешним воздействием, в частности, потоком электронов от катода микроскопа. Декодирование носит индивидуальный для каждого объекта характер, обусловленный отличиями форм и видов, их внутренней структурой [4].

Установлено, что продукты переработки, полученные путем измельчения исходных ингредиентов дезинтеграционно-волновым способом, обладают значительно меньшим временем отклика на внешнее воздействие, значительно большей внутренней энергией, чем полученные традиционными методами измельчения, что подтверждается их высокой функциональной активностью в последующих этапах переработки и приготовления конечных продуктов [5].

Дезинтеграционно-волновое преобразование (измельчение) как биопродуктов, так и минералов, производилось в условиях наличия низкотемпературной плазмы атмосферного давления (холодной плазмы), обусловленной конструктивными особенностями собственно дезинтегратора и режимами работы, изменяемыми за счет внешнего воздействия [6].

а)

б)

в)                                                                          г)

Рисунок 1 – Фотографии фрагментов эволюционных преобразований образцов пшеницы (а), ячменя (б), нута (в), амаранта (г)

Представляет интерес рассмотрение электродинамических процессов, связанных с энергонасыщением исходного сырья и преобразованием информационных структур – непосредственно в дезинтеграторе Для любой системы, связанной потенциальными силами, справедлива теорема о вириале:

N

2=-∑      (1), k=1

где - представляет среднюю полную кинетическую энергию и F _k - сила, действующая на k-ую частицу, r_k - пространственный вектор координат k-ой частицы. Теорема также известна, как расширенный закон сохранения энергии Р. Клаузиуса и Д. Гиббса (1870 г.). Поскольку сила - это градиент потенциальной энергии с обратным знаком, с учетом воздействия электромагнитных полей, имеющих место при дезинтеграционных преобразованиях, вириальную теорему можно обобщить и привести к следующему виду:

¹ ⋅ ^d ⋅ I + x k ⋅ ∂ ^Gkd ³ r = 2 ⋅ ( T + x k ⋅ ( p i ⋅ k + T i ⋅ k ) dS i ⁽²⁾

• 2 dt ²      _v     ∂ t

где I – момент инерции, G – вектор Пойнтинга, T - кинетическая энергия продукта дезинтеграции, U – « тепловая» энергия частиц и кластеров продуктов дезинтеграции, энтальпия Гиббса и энтропия Клаузиуса (информационноэнергетическая составляющая термодинамического процесса),W E и WM – энергия электри- ческого и магнитного поля в рассматриваемом объёме системы,

p_i ⋅ k

– тензор давления про-

дукта дезинтеграции, выраженный в локальной движущейся системе координат (встречно вращающиеся помольные поверхности):

p ⋅k = ∑nσ ⋅mσ <υi ⋅υk >σ -υi ⋅υk ⋅∑mσ ⋅nσ(3)

И T _i ⋅ k - тензор энергии импульса электромагнитного поля:

⋅k=(ε0 E + B )-(ε0⋅Ei ⋅Ek+Bi Bk)

i 2    2⋅ µ0

Плазмоид – ограниченная конфигурация магнитоэлектрических полей и плазмы. С помощью вириальной теоремы можно показать, что любая такая конфигурация расширяется, если нет внешних сдерживающих сил. Это многократно наблюдалось с различными объектами дезинтеграции от биопродуктов (коэффициент расширения в объёме от 1,4 до 1,6) до минералов типа шлаков, цементов и т.п. (коэффициент расширения в объёме от 1,2 до 1,5). Можно так же оценить время расширения t измельчаемого продукта. Оно приблизительно определяется величиной порядка:

R c ( s ) ^,…

где R - максимальный радиус помольных поверхностей, c(s) – является скоростью ионной (продольной) волны Х. [7]. Таким образом, время жизни плазмоида при одиночном соударении частиц продукта измельчения равняется альфвеновскому времени прохождения волны. Генерация альфвеновских волн обусловлена движением неоднородной плазмы. В данной точке по радиальной координате волна появляется сразу после прохождения частиц измельченного продукта. При этом направление ее распространения совпадает с направлением движения источника, поляризация является полоидальной [8]. Следует отметить, что после генерации волны движущейся неоднородностью может происходить резонансный обмен энергиями между частицами и волной, что приводит к бесстолкновительному затуханию волны и насыщению внутренней энергией частиц измельчаемого материала, в том числе -информационному насыщению, либо к раскачке волны, что может привести, в свою очередь, к формированию стационарного кольцевого тока. Поскольку в конструкции дезинтегратора со встречно вращающимися с линейной скоростью порядка 300 м/с помольными поверхностями кольцевой ток или короткозамкнутый виток тока присутствуют во время вращения априори, может возникнуть конфликтная ситуация при взаимодействии кольцевых токов плазмоида и порожденной им волны. Эти вопросы, однако, находятся за пределами настоящей работы и, возможно, будут рассмотрены в будущем.

Таким образом, создание функциональных продуктов питания возможно не только за счет подбора исходных ингредиентов и последующего их купажирования, но и путем информационного адресного насыщения внешними управляющими сигналами. Наиболее предпочтительным и изученным является СВЧ-КВЧ диапазон частот электромагнитных волн, в котором существуют так называемые «окна прозрачности», когда волны распространяются практически без затухания. Однако диапазон восприимчивости биопродуктов, как показали экспериментальные исследова-ния, значительно шире, вплоть до атомарного. Величина (мощность) внешнего воздействия для закрепления метаболизма должна быть незначительной, соизмеримой с собственными параметрами объекта, иначе происходит необратимое разрушение внутренней информационной структуры.

Дезинтеграционно-волновой способ измельчения и смешивания исходных ингредиентов для производства функциональных продуктов (в условиях низкотемпературной плазмы атмосферного давления) на сегодняшний день является предпочтительнее традиционных. Так как в процессе измельчения и смешивания исходные материалы насыщаются внутренней энергией, энтальпией и информацией, переносчиком которых являются альфвеновские волны (моды), порождаемые самой холодной плазмой.

Всё вышесказанное требует проведения дальнейших исследований как в теоретическом, так и в практическом аспектах изучаемой проблемы.