НОВИНИ ОТ БЪДЕЩЕТО: Колебателни реакции в химията
София, 22 април 2015 г. – В Деня на Земята, участници в олимпийските отбори на България по природни науки представиха бъдещето – това, което се случва днес, благодарение на науката. Отборите поканиха представители на медиите у нас на специална среща, за да представят накратко себе си и своята дейност с любопитни новини от света на науката, филм и демострация. Целта на срещата бе да бъде създаден Олипмийски пресклуб – кръг от приятели на образованието и науката. Основна роля на клуба ще бъде да информира обществеността за дейността, постиженията и успехите на олимпийските ни отбори по природни науки, донесли на България стотици медали от най-престижните научни състезания за младежи в света.
На срещата всеки от отборите представи своята новина от бъдещето, на която всички ще станем свидетели съвсем скоро, благодарение на областта, в която съответният отбор се състезава. Отборът по химия представи колебателните реакции – нещо като вечно движение в химията – до скоро смятана за невъзможна теория, за която вече се доказва, че на практика се случва, и то с много широко разпространение.
Колебателните реакции са интересен пример за това как ситуация, изглеждаща на теория напълно невъзможна, се оказва възможна на практика и широко приложима за обяснение на неразкрити тайни на човешкия организъм и света около него. Същността на тези реакции е, че те се извършват като затворен цикъл и се наблюдава смяна на редуващи цветове на сместа през определено време. Заради това тези реакции се наричат още “химически часовник” и са зрелищни и често предпочитани за химически демонстрации.
По-интересното за тях е свързанo с откриването им. Когато за първи път е създаден подобен химичен часовник, цялото научно съсловие го отрича категорично и заявява, че подобен резултат противоречи на законите на физиката и химията и е невъзможен. Това научно “затъмнение” продължава близо половин век, докато Белоусов, а след него и Жаботински откриват и обясняват нова колебателна реакция и показват, че практически и теоретично не нарушава основните принципи в науката. От този момент нататък настъпва революция в науката и учени от цял свят се занимават с изследване на впоследствие наречената реакция на Белоусов-Жаботински. Тя се превръща в интерес не само на химиците, а също и на физици, математици, биолози и медици. (Използвани са и трудове, предсказващи съществуването на такива реакции, на знаменития учен Алън Тюринг, станал наскоро известен с филмовата адаптация за живота и работата му “Игра на кодове”.)
Начинът на действие на реакцията може нагледно да се обясни с метод, базиран на взаимодействието между зайци и вълци в природата. Ако в една гора има равен брой зайци и вълци, в началото вълците ще започнат да преследват зайците, за да ги изядат. Вълците ще са сити и ще увеличават броя си за сметка на зайците, които постепенно ще изчезват. Това се случва до момента, когато останат 2-3 заека, които не могат да бъдат хванати и започват да се развиват нормално – за сметка на вълците, които, оставени без храна, ще започнат да намаляват. Ще се стигне до момент, в който гората ще се пренасели от зайци, а вълците ще са на изчезване, но ще има предостатъчно храна за тях и бързо техният брой ще се увеличава отново и тн. Тоест идеята е, че непрекъснато броят вълци и броя зайци ще се мени първо в полза на едните, после в полза на другите, но винаги ще се връща към изходно положение. Подобно нещо се случва и в реакционната смес. Ако се разгледа синия цвят като глутницата вълци, а червения като зайците, непрестанно единият цвят ще надделява на другия, от което ще последва надделяването на първия, което ще продължи в непрестанен цикъл.
Вълнуващото за този тип реакции е, че те успяват да обяснят процесите в човешкото тяло, които в повечето случаи са на същия принцип. Целия ни организъм се основава на циклични реакции, без които ще престане дишането, кръвообращението или предаването на нервни импулси. Откритие от такава важност се равнява с откриването на двойната спирала на ДНК. В днешно време се правят симулации на сърдечния пулс или разпространяване на възбуждането на нервната система чрез тези реакции. Това се дължи на факта, че ако реакцията се извърши в тънък слой течност, се наблюдава възникване на активни центрове, от които се разпространява реакцията чрез така наречените автовълни и хода на получените спирали или кръгове имитират ритъма на сърцето например.
Също така реакцията Белоусов-Жаботински може да се изпозва за модел при изследване на различни хаотични процеси, които са предмет на интерес на други науки като науки за Земята и други планети, ядрената физика, инженерна механика, физика на елеметарните частици, та дори и някои проблеми от социална тематика например непрекъснатото изменение на населението и икономическите кризи. Учени се опитват да си обяснят дори и възникването на живота от неживата природа, уповавайки се на колебателните реакции, наричайки ги “животоподобни”, чрез идеята за самоорганизация (получаването на тези подредени структури от непрекъсната хомогенна среда).
Разработва се и “мокър компютър” (wet computer), който ще имитира мозъчната дейност, базирайки се на реакцията на Белоусов-Жаботински. Връзките между градивните му единици ще са на базата на човешките неврони. Възможностите, които могат да се открият в бъдеще, са безгранични – като например създаване на молекулни роботи или лекарства, които биохимично да получават и приемат сигнали от човешкото тяло и да реагират с клетката спрямо получения сигнал.
Приложението на колебателните реакции е повсеместно и откриването им дава тласък на развитието на науката. Те са адекватен пример как едно научно откритие, изглеждащо отначало невъзможно и незначително, обяснява и ще продължава да обяснява неразкритите тайни за живота и света.
