МАТЕМАТИКА ГАРМОНИИ, ЗОЛОТОЕ СЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГООПТИМАЛЬНОСТЬ

Тайна

«золотого»

Сердца

 

 

                    В. Д. ЦВЕТКОВ       

 

СЕРДЦЕ,

ЗОЛОТАЯ ГАРМОНИЯ

И

ОПТИМАЛЬНОСТЬ

 

 

 

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПУЩИНСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОФИЗИКИ

 

В.Д. ЦВЕТКОВ

 

СЕРДЦЕ, ЗОЛОТАЯ ГАРМОНИЯ

И ОПТИМАЛЬНОСТЬ

 

Новые аспекты организации деятельности сердца

человека и млекопитающих

 

Пущино 2014

УДК 573.22+599+612.176

ББК 30.16

Ц 26

 

 

Книга знакомит читателей с Гармонией сердца - одного из самых удивительных творений Природы. Показано, что работа сердца основана на оптимальном сопряжении (гармонии) «противоположностей» во всех сердечных системах различной сложности и назначения. На основе системного анализа экспериментальных данных отечественных и зарубежных исследователей автором впервые выдвинут и обоснован оптимальный критерий гармонии сердца человека и млекопитающих – принцип оптимального вхождения. В соответствии с этим принципом, «каждая из «простых» сердечных систем, совместно образующих «сложную» кардиосистему, включена в последнюю оптимальным образом, вследствие чего сложная система исполняет свою функцию с минимальными затратами энергии и строительного материала». Установленный принцип позволяет ответить на вопрос: «Почему Природа избрала существующий вариант конструкции сердца, а не какой-либо другой?». Показано, что основа деятельности любой системы сердца,независимо от уровня ее сложности и назначения, – это оптимальное энерго-вещественное сопряжение входящих в нее «простых» систем. В каждой из «простых» систем, составляющих сложную систему, присутствует дуальность оптимальных «противоположностей», обеспечивающих наиболее эффективную работу всей сложной системы в целом. Показано, что во многих сердечных системах оптимальность гармонии «противоположностей» обеспечивается уникальными математическими свойствами пропорции золотого сечения и чисел ряда Фибоначчи. Золотая гармония «противоположностей» выступает как своего рода «знак» высшего энерго-вещественного «качества» сердечных систем и всего сердца в целом.

Книга предназначена для широкого круга специалистов, интересующихся самоорганизацией и гармонией живых систем.

 

 

Цветков Виктор Дмитриевич

Сердце, золотая гармония и оптимальность

Новые аспекты организации деятельности сердца человека и млекопитающих

 

 

Издание второе, переработанное и дополненное

Первое издание вышло под названием «Золотая гармония и сердце» (Пущино, 2008 г.)

 

Ответственный редактор: доктор технических наук, проф. И.И. Свентицкий

Рецензент: доктор медицинских наук, проф. В.А. Глотов

 

Книга издана по рекомендации Ученого совета Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН

 

 

Предисловие

 

Состояние современной биологии таково, что требуются общенаучные концепции и разработки, призванные, с одной стороны, закрыть «узкие места» биологических наук, а с другой – выработать универсальные подходы к решению проблем с привлечением новых методов и идей. На этом фоне особенно перспективными представляются общенаучные положения: гармония, симметрия и оптимальность. Тем не менее, в настоящее время вопросы гармонии, симметрии и оптимальности все еще не привлекают должного внимания биологов. По-видимому, это связано с возрастающим сужением кругозора специалистов в каждой отрасли знаний. Бесконечное дробление исследуемого живого объекта на части приводит к тому, что за «деревьями» все труднее увидеть «лес». Возрастающая детализация препятствует решению важнейшей задачи – выявлению теоретической (математической) основы сопряжения в единое целое живых систем различных иерархических уровней. В исследовании В.Д. Цветкова представлено решение этой задачи на конкретном биологическом объекте – сердце человека и млекопитающих.

Книга В.Д. Цветкова – четвертая в серии его монографий^1-3, посвященных анализу сердечной деятельности человека и млекопитающих, на основе общей теории систем Ю.А.Урманцева (ОТСУ), положений симметрии, гармонии и самоорганизации. Такой анализ позволил объединить, казалось бы, необъединимое: сердце, гармонию и энергетическую оптимальность. Важнейший общенаучный результат монографий Цветкова – установление естественнонаучной сущности феномена золотой пропорции. Обобщенный анализ многочисленных экспериментальных данных по сердечной деятельности человека и млекопитающих позволил автору открыть проявление золотой пропорции в структурной организации сердца и его сосудистой системы и их функционировании при спокойном состоянии организма. При таком состоянии четыре типа сердечной ритмики строго подчинены золотой пропорции.

В монографии В.Д. Цветкова на основе экспериментальных данных показано, что за «противоположностями» («золотыми сечениями») в сердечных системах неизменно «скрывается» максимальная экономия энергии и живого вещества. Цветков в своих исследованиях впервые установил, что сердце – поистине «золотой орган». Гармония «противоположностей» в структурах наиболее важных сердечных циклов и процессов имеет энергооптимальную структуру, конструктивно представленную золотым сечением и числами Фибоначчи. Автором показано: золотое сечение – это своего рода «технологический рецепт» гармонии, используемый Природой для экономии энергии и живого строительного материала.

Выявленные автором четыре типа закономерностей энергоэкономности позволили заключить, что сущность феномена золотой пропорции можно выразить как психобиологический механизм энергоэкономности. Человек и животные, благодаря их сердечной ритмике по золотой пропорции, неосознанно отделяют все процессы и структуры этого вида энергоэкономности. Подобными природными механизмами энергоэкономности (гармонии) являются также фрактальные структуры, солитоны, фазовые переходы. К подобным механизмам высокой энергоэффективности можно отнести и феноменальные физико-химические принципы (Ферма, наименьшего действия и др.), которые не случайно использованы в качестве исходных позиций при построении физико-химических теорий. Исследуя термодинамические процессы открытых систем, физик-теоретик Ю.Л. Климантович⁴ установил, что в названных и других самоорганизующихся процессах энтропия не возрастает, а уменьшается. Подобные результаты, не согласующиеся со вторым началом термодинамики, были выявлены проф. МГУ А.П. Руденко⁵ при изучении элементарных химических каталитических систем. В недавних исследованиях выявлено, что антиэнтропийные и феноменальные химические принципы объединяет и объясняет закон выживания, сущность которого противоположна второму началу термодинамики. Этот закон и начало логически концептуально объединены в виде зеркальной динамической симметрии в общий принцип естествознания – принцип энергетической экстремальности самоорганизации и прогрессивной эволюции. Этот принцип позволил решить главную проблему биофизики – объединить единой теорией физику и биологию. Все эти результаты в своей основе согласуются с выводами об энергооптимальной гармонии сердечных систем, представленными в книге В.Д. Цветкова. Рассматриваемая и другие книги Цветкова являются важной вехой в решении названной проблемы биофизики и создания единых теоретических основ всеединства знаний. Несомненно, книга В.Д. Цветкова по своему содержанию представляет большую теоретическую и практическую ценность для биологов различного профиля, интересующихся проблемами интеграции и систематизации научных данных.

Главный научный сотрудник ГНУ ВИЭСХ,

академик Академии проблем сохранения жизни,

доктор технических наук, проф.                                       И.И. Свентицкий

¹ Цветков В.Д. Системная организация деятельности сердца млекопитающих. Пущино, 1993.

2 Цветков В.Д. Сердце, золотое сечение и симметрия. Пущино, 1997.

³ Цветков В.Д. Кислородное обеспечение сердца и принцип оптимального вхождения. Пущино, 2004.

⁴ Климантович Ю.Л. Статистическая теория открытых систем. Т. 1. М.: «Янус», 1995.

⁵ Руденко А.П. Самоорганизация и синергетика//Синергетика. М.: МГУ, 2000. Т. 3. С. 61-99.

 

Введение

Религиозность ученого состоит в восторженном преклонении перед законами гармонии.

                    А. Эйнштейн

 

Гармония природы является в Форме и Числе.

                  Д`Арси Томпсон

 

Самое правильное – самое простое.

           Л.А. Арцимович

 

В современной биологии постоянно возникают новые науки как результат выдающихся открытий в мире живой природы. В «старых» науках происходят процессы дифференциации, появляются новые направления по мере расширения и углубления традиционного «поля поиска». Биология испытывает острую потребность в интегрирующей дисциплине, которая объединяла бы все науки о живом. Таким интегрирующим направлением в биологических и других науках в настоящее время во все большей степени становится учение о Гармонии. Не подлежит сомнению, гармония - важнейшее основание, объединяющее живую природу. Она представляет не только оптимальное сопряжение «противоположностей» в биосистемах, но также высокую устойчивость и стабильность последних. Можно сказать, внешнее и внутреннее совершенство множества биосистем различной сложности и назначения предопределило поиск универсальных законов гармонии, общих для всех живых объектов. Первые значительные усилия в решении этой проблемы были предприняты философами-математиками Древней Греции; они продолжаются и в наши дни. Наиболее значимые результаты в «математическом» направлении были получены в последней четверти 20 и начале 21 века. В связи с этим необходимо отметить важнейшие достижения советских и российских ученых [ Урманцев , 1974; Петухов , 1981; Сороко , 1984; Стахов, 1984 ; Марутаев , 1990; Боднар , 1994; Коробко, 2000; Волошинов , 2000; Шевелев , 2000; Суббота , 2003; Аракелян , 2007; Балакшин , 2008 и др.]. Все перечисленные исследования, так или иначе, связанные с «присутствием» в живых системах золотого сечения и чисел Фибоначчи, представляют значительный вклад в математическое исследование гармонии биосистем. Тем не менее, несмотря на существенное продвижение в «золотом» направлении, выявление универсальной математической основы гармонии живых систем по-прежнему остается одной из важнейших проблем теоретической биологии.

Целью этой книги является обосновать общий критерий и представить математические особенности гармонии одного из шедевров Природы - сердца человека и млекопитающих. В качестве методологического инструментария для решения поставленной задачи автором использованы: системный подход к рассматриваемым сердечным объектам, единство «противоположностей» в этих объектах и принцип оптимального вхождения «простых» сердечных систем в «сложные» (максимальная экономия энергии и вещества). Ниже нами рассмотрены методологические особенности предпринятого исследования.

 

Выдающийся советский биолог-теоретик А.А. Любищев (1890-1972), размышляя о преемственности идей в современной науке, высказал убеждение в том, что «следуя великому диалектическому закону развития науки, в этом процессе неоднократно придется возвращаться к великим мыслителям Эллады» [103, с. 212]. Учение о Гармонии является краеугольным камнем античной науки, одним из ее величайших достижений. Следует сказать, что со времен древнегреческих философов гармония была и остается «сквозной» идеей, привлекающей внимание многих поколений ученых. Отметим, многие великие ученые не сомневались в присутствии скрытой гармонии в окружающем нас мире и наличии простых законов, отражающих гармонию. Известна, в частности, глубокая убежденность Эйнштейна в том, что «без веры во внутреннюю гармонию нашего мира не могли бы существовать никакие науки. Эта вера есть и всегда останется основным мотивом всякого научного творчества» [222, т. 4, с. 43]. На всех стадиях цивилизации понятия Гармонии и Меры оказывали влияние на различные области искусства, философии, науки, сопутствовали этапам научно-технического прогресса. Интерес к гармонии временами возрастал или, напротив, снижался, но никогда не исчезал. Следует отметить, в наши дни возвращение к древним истокам связано с поисками новых подходов к решению крупных научных, экономических и технических проблем.

Анализ гармонии и сам термин (греч. άρμονία – слаженность, соразмерность частей) впервые представлены в трудах философов Древней Греции. Со времен Древней Греции и до наших дней гармония является универсальным понятием, которое имеет отношение и к Природе, и к творческой деятельности человека. Философские основы учения великого греческого философа Пифагора (570-500 до н.э.) и его учеников состоят в признании гармоничности Вселенной. Главная истина в соответствии с учением Пифагора состоит в том, что гармония объективна, она существует помимо нашего сознания в гармоническом устройстве всего сущего, начиная с Космоса и заканчивая микромиром. Греки предполагали существование простых математических законов, представляющих гармонию. «Греки считали, что закон и порядок существуют в Природе и математика – ключ к пониманию мира. Более того, человеческий разум способен проникнуть в сокровенный план природы и открыть математическую структуру Вселенной» [79, с. 40]. Современное понятие «Гармония» представлено следующим определением: «Гармония – соразмерность частей и целого, слияние различных компонентов объекта в единое органическое целое. В гармонии получают внешнее выявление внутренняя упорядоченность и мера бытия» [24, т. 6, с. 128]. В этом определении четко просматривается определение гармонии с математической, количественной точки зрения: «соразмерность частей и целого».

С самого начала гармония отождествлялась греками с «противоположностями» в объекте. Мир устроен так, что любое явление обязательно имеет свою противоположность; каждое из них неустранимо и проявляется совместно с альтернативой. Впервые структурное определение гармонии было представлено древнегреческим мыслителем Гераклитом (540-480 до н. э.): «В мире существует единство, но это единство (гармония) образуется сочетанием противоположностей» [по 127, с. 76]. Об этом же писал Аристотель: «Природа стремится к противоположностям и из них, а не подобных вещей, образует созвучие…» [по 151с. 29]. Это суждение по своей сути перекликается с определением гармонии, «озвученным» Гераклитом. Таким образом, Пифагор и его последователи рассматривали природу вещей как конфигурацию «противоположных» качеств. Пифагорейцы считали: «противоположности» должны уравновешивать друг друга, образуя единство. Великий немецкий философ Г. Гегель (1770-1831) дал определение гармонии как метод сопряжения «противоположностей»: «Гармония – соотношение качественных различий, взятых как единое целое (отмечено нами. В.Ц.) и представляющее собой суть явления» [по 86]. В современной науке идея гармонии «противоположностей» получила дальнейшее развитие. По мнению белорусского философа Э.М. Сороко, «великая карта оптимальных состояний природы, согласно которой та создает свои порядки, написана языком противоположностей, контрарностей, противодействий» [151, с. 101]. В настоящее время установлено: «противоположности» пронизывают все основные физические объекты в микро-, макро- и гипермирах Природы. Мир устроен так, что любое явление живой и неживой Природы обязательно имеет свою «противоположность». Гармония «противоположностей» является необходимым условием устойчивости систем. Отметим, выявление гармонии «противоположностей» в сердечных циклах, процессах и структурах составляет одну из главных задач нашей книги.

Древнегреческое учение о гармонии и «противоположностях» неразрывно связано с концепцией Числа. «Противоположности», числа и их отношения у греков играли первостепенную роль в понимании и объяснении окружающего мира, его структуры и механизмов развития. Как полагали пифагорейцы, «Бог – это единство, а мир - множество и состоит из противоположностей. То, что приводит противоположности к единству и соединяет все в космосе, есть гармония. Гармония является божественной и заключается в числовых отношениях» (отмечено нами. В.Ц.) [по 28, с. 129]. Таким образом, гармония «противоположностей», по представлению греков, может предстать в качестве объекта математического исследования. Особенность такого исследования состоит в том, что математический подход «фиксирует внимание на количественной стороне дела и безразличен (отмечено нами. В.Ц.) к качественному своеобразию частей, вступающих в гармоническое соответствие» [212, с. 15]. Например, универсальное математическое соотношение - золотая пропорция - «присутствует» во множестве объектов и живой, и неживой природы, а также в шедеврах творческой мысли человека: музыке, архитектуре, живописи, литературе [30]. Эта пропорция, обладающая многими уникальными свойствами, имеет ключевое значение в предпринятом нами исследовании.

По современному представлению [36], «Золотая пропорция – это равенство отношений целого a к большему b и большего b к меньшему с» (a:b=b:c). (Например, для целого а=1 золотая пропорция имеет место, если b=0,618 и c=0,382;при этом 1:0,618=0,618:0,382 = 1,6180339…). Деление целого по золотой пропорции с давних пор известно как деление в среднем и крайнем отношениях или золотое сечение. Универсальное число 1,6180339… получило обозначение Ф в честь древнегреческого зодчего Фидия (490-430 до н. э.), который часто его использовал при строительстве храмов и скульптур. (В практических расчетах обычно используют Ф=1,618.) Важнейшую роль золотого сечения в гармонизации объектов природы отмечали величайшие философы Древней Греции Пифагор и Платон. «Противоположности» в этой пропорции имеют меру математического разрешения, поскольку известен критерий деления целого (Ф=1,62). Для нас имеет большое значение то, чтов структуре золотой пропорции представленоединство пары «противоположностей» («больше» - меньше»). Как будет показано нами в этой книге (см. 2-4 главы), эта пара «противоположностей» + целое, соединенные в золотой пропорции, имеют широкое представление во множестве сердечных систем.

Золотое сечение лежит в основе «Математики Гармонии» – весьма перспективного направления в современной математике. Математика Гармонии – это возрождение древнегреческой математической школы Пифагора, Платона, Евклида. «Золотое» направление имеет тесные связи с естествознанием, в частности, с биологией, ботаникой, медициной, информатикой, синергетикой, теоретической физикой. Необходимо отметить удивительное постоянство, с каким проявляется золотое сечение практически на всех уровнях организации природы (генетический код, фуллерены, квазикристаллы, филлотаксисные структуры, морфология человека, сердечные циклы, форма Земли, «золотая» спираль Галактики и т.д.). Особые свойства золотого сечения, по мнению Э.М. Сороко [51, с. 83], «позволяют возвести это…математическое сокровище в разряд инвариантных сущностей гармонии». Объяснения причины столь широкого «распространения» золотого сечения в живой и неживой природе пока не существует. Эта загадка все еще остается нерешенной. Следует ответить лишь на «маленький» вопрос: «Почему Природа так часто «использует» золотое сечение?» Биологам, в частности, для ответа на эту «загадку» необходимо выявить универсальный критерий гармонии для множества живых систем, «использующих» золотое сечение.

Гармония требует длительного и всестороннего изучения объекта. Очевидно, что перед исследователями при изучении всякой системы организма неизбежно встают непростые вопросы: «Для чего?», «Как?», «Почему именно так, а не иначе?». Ответ на первый вопрос состоит в установлении функции системы, ответом на второй является изучение ее структуры и организации, ответ на третий – выявление гармонии в изучаемом объекте. На исключительную важность решения последнего вопроса указывал великий русский ученый К.А. Тимирязев (1843-1920): «Для полного познания сущности объекта недостаточно ответить на вопрос, как он устроен, необходимо также знать, почему он устроен именно так? (отмечено нами. В. Ц.)». В нашей книге на основе анализа «золотых» «противоположностей» в сердечных циклах и структурах человека и млекопитающих предпринята попытка хотя бы частично ответить на этот вопрос.

Любой объект природы, воздействующий на наши органы чувств, всегда каким-либо образом организован во времени и пространстве. Каждая живая система имеет свою внутреннюю логику как следствие самоорганизации ее элементов. Отметим, самоорганизация как аспект деятельности биосистем всегда привлекала внимание крупных ученых. Лауреат Нобелевской премии Н. Винер, отмечая важность проблемы организации, писал: «Главные проблемы биологии…связаны с системами и их организацией (отмечено нами. В.Ц.) во времени и пространстве» [35, с. 43]. По мнению известного биолога Дж. Нидхэма, «Биологический порядок и организация не являются аксиоматическими категориями, а, напротив, предъявляют к исследователям требование фундаментальной (отмечено нами. В.Ц.) важности - дать этим понятиям научное истолкование» [299, p. 214]. Добавим к этому, предварительное изучение организации живого объекта является непременным условием раскрытия гармонии последнего. Выявлению организации, а затем и гармонии, живых систем должен предшествовать ряд обязательных условий. Прежде всего, необходимо иметь достаточный объем экспериментально полученных результатов, чтобы иметь представление об особенностях организации частей изучаемого объекта. В связи с этим вспомним, великий математик А. Пуанкаре считал, что «опыт есть единственный источник истины» [по 174, с. 273]. Он же подчеркивал невозможность довольствоваться в научном познании только опытом и обосновывал необходимость теоретических обобщений. Естественно, разрозненные факты сами по себе не представляют большой ценности без их интеграции и синтеза. Они приобретают значение, только будучи связанными в рамках единого целого какой-либо теорией. Обратимся, например, к медицине. В результате многолетнего труда армии ученых в этой области получены горы экспериментальных данных. Отмечая создавшееся положение, лауреат Нобелевской премии Г. Селье (1907-1982) еще в прошлом веке писал о «настоятельной необходимости в сведении воедино огромного количества данных, публикуемых в медицинских журналах» [143, с. 34]. «Но, - с сожаленьем отмечал далее Селье, - чем больше публикаций, тем меньше людей, желающих заняться такой интеграцией данных». Сходная в той или иной мере ситуация сложилась не только в медицине, но и в других науках о живом. К большому сожаленью, необходимо отметить, что до сих пор в биологических науках аспекту организации не уделяется должного внимания. Организация живых объектов многими биологами все еще воспринимается как нечто аксиоматическое, не представляющее интереса для изучения. По-прежнему на первом плане – все большая детализация структуры систем и протекающих в них процессов. В результате такого «измельчения» от исследователя ускользают законы организации сложного объекта. Дополнительная трудность изучения организации живых систем связана с их огромной сложностью и большим разнообразием. Отметим, даже простейшие организмы имеют неизмеримо более сложное строение, чем любая система, созданная разумом человека. Поэтому чаще всего исследование сложных систем имеет «мозаичный» характер. Мир живой природы удивительно многообразен. Вместе с тем, неизменно наблюдаемое совершенство и подобие множества биосистем различного назначения позволяет высказать предположение о существовании универсальных критериев их организации. На пути выявления этих критериев существуют большие трудности. Единство различных разделов биологии и медицины разорвано на куски «вавилонской башней» профессиональных языков. Глубокая специализация, повсеместное применение компьютеров и рейтинговая оценка по числу публикаций в престижных специализированных журналах итогов деятельности ученых, в конечном счете, приводят к тому, что профессионалы из разных областей биологии и медицины часто не в состоянии понять друг друга, да и не очень желают этого. Добавим к этому, биологи и медики, стремящиеся использовать математику, часто не имеют необходимой математической подготовки, математики же не понимают глубоко сущность «системных» биологических проблем. Необходимо, чтобы исследователь живых систем имел достаточно высокую математическую и медико-биологическую квалификацию. Такое взаимное «проникновение» все еще является, к сожаленью, редким случаем. В России, по нашему мнению, наиболее яркими представителями такого рода исследователей являются А.Л. Чижевский, А.А. Любищев, Ю.А. Урманцев.

По нашему глубокому убеждению, поиск универсального критерия гармонии возможен лишь в рамках системного подхода к исследуемому объекту. В качестве метода системный подход позволяет объединить функцию, структуру, организацию, а затем и гармонию, живых систем с некоторых общих позиций. Естественно, что системный подход находит благоприятную почву в биологии и медицине. Для нас наибольший теоретический интерес представляет вариант системного подхода – общая теория систем (ОТС) Ю.А. Урманцева [180, 181]. Разработанный Ю.А.Урманцевым вариант ОТС связан с понятиями «объект» и «объект-система». За «объект» признается любой предмет мысли, т.е. предметы объективной и субъективной реальности, и не только вещи, но также качества, свойства, отношения, процессы и т.д. «Объект-система» - это единство, созданное определенного сорта «первичными» элементами + связывающими их в целое отношениями (в частном случае, взаимодействиями) + ограничивающими эти отношения условиями (законом композиции). В каждой объект-системе необходимо выделить следующие аспекты: 1) первичные элементы, рассматриваемые на данном уровне исследования как неделимые; 2) отношения единства между этими элементами и 3) законы композиции (организации), определяющие границы этих отношений. (В качестве объект-системы можно представить, например, атом. Нейтроны, протоны и электроны являются «первичными» элементами в атоме, в качестве системообразующего отношения - определенного рода физические взаимодействия между ними, в качестве закона композиции - законы атомной физики.) Понятие о законе композиции (организации), впервые введенное Ю.А.Урманцевым в определение системы, позволяет представить живую систему как закономерный, упорядоченный, неслучайный набор объектов. Системный подход по Урманцеву позволяет произвести анализ выбранного живого объекта в естественном единстве его функции, структуры и организации. Такой подход позволил нам найти путь к выявлению гармонии «противоположностей» в отдельных сердечных объектах и сердце в целом.

Живых систем, экспериментально изученных достаточно глубоко и всесторонне, пока еще совсем немного. Выбор нами сердца человека и млекопитающих в качестве объекта, пригодного для выявления универсальных критериев гармонии живых систем, не случаен. К настоящему времени этот орган достаточно хорошо изучен как по «вертикали» (иерархия систем), так и по «горизонтали» (множество параметров деятельности). Повышенный интерес в науке к сердечной тематике, начиная со второй половины 20 века и до наших дней, обусловлен широким распространением ишемической болезни сердца. Это заболевание пожилых людей все более «молодеет» и принимает в наиболее развитых странах характер эпидемии. Одним из итогов международной кооперации ученых, занятых борьбой с этой «чумой» прошедшего и 21 века, явилось накопление огромного объема экспериментальных данных, отнесенных к самым различным сторонам структуры сердца (особенно к системе обеспечения миокарда кровью и кислородом). Совокупность этих данных представляет большой интерес для специалистов, занимающихся проблемами теоретической биологии и медицины. Можно сказать, сердце - подходящее «поле поиска» принципов гармонии, которые, возможно, могут оказаться универсальными для всех живых систем независимо от их сложности и назначения. 

В свое время автором был произведен системный анализ огромного объема «сердечных» публикаций отечественных и зарубежных ученых. В итоге впервые был установлен универсальный критерий сопряжения (гармонии) множества «простых» сердечных систем в отдельной «сложной» кардиосистеме – принцип оптимального вхождения [193]. Суть этого принципа заключается в следующем: « Каждая из «простых» сердечных систем, совместно образующих «сложную» кардиосистему, включена в последнюю оптимальным образом, вследствие чего сложная система исполняет свою функцию с минимальными затратами энергии и строительного материала». (Обозначения «простая» и «сложная» условны. «Простая» система по отношению к своим «простым» системам предстает в качестве «сложной»; эта же система, рассматриваемая в составе более сложной системы становится «простой».) Отметим важное обстоятельство: в принципе оптимального вхождения представлено не только оптимальное единство функции, структуры и организации «сложных»сердечных объектов,но также и оптимальная гармония последних. Связь принципа оптимального вхождения и гармонии «противоположностей» вытекает из следующего феномена. В каждой сердечной системе обязательно «присутствует» пара «противоположностей: «больше» - «меньше». Эти «противоположности» имеют место потому, что любой параметр (система по Ю.А. Урманцеву) имеет определенный диапазон значений, в пределах которого может обеспечиваться нормальная деятельность сердца. Оптимальная «рабочая» величина рассматриваемого параметра разделяет диапазон возможных значений на два «противоположных» участка: участок «положительных» и участок «отрицательных» приращений. «Противоположные» участки («простые» системы) в соответствии с принципом оптимального вхождения оптимальным образом входят в целое – диапазон возможных значений («сложную» систему), чем обусловливают оптимальную гармонию последней. Отметим, эта «сложная» сердечная система совместно с другими «сложными», образует, в свою очередь, еще более сложную кардиосистему, которая также имеет свои оптимальные «противоположности» и т. д. В этой книге нами показано, что оптимальность «противоположностей» сохраняется для всякой последовательности систем возрастающей сложности, объединенных функциональной зависимостью. Можно сказать, принцип оптимального вхождения имеет в своей основе оптимальное сопряжение (гармонию) «противоположностей» во всех  сердечных системах любой сложности. В каждой сердечной системе соотношение оптимальных «противоположностей» равняется определенному числу; таким числом во многих системах является золотое число 1,618. Феномен оптимального сопряжения «противоположностей» в сердечных системах обстоятельно представлен нами в 2, 3 и 4 главах данной книги.

Нашей задачей в данной книге является показать «присутствие» энерго-вещественной оптимальности, гармонии «противоположностей» и «особых» чисел в сердечных системах независимо от их сложности и назначения.

Книга состоит из Введения, 4 глав и Заключения.

1 глава является своего рода вступлением к 2-4 главам. Прежде, чем перейти к конкретному биологическому объекту – сердцу человека и млекопитающих, недостаточно подготовленный читатель получает в этой главе общее представление о Математике Гармонии, пропорции золотого сечения и числах ряда Фибоначчи, системном подходе, «простоте» и оптимальности Природы. Показано «присутствие» принципа энергооптимальности в физике и биологии. Представлена Математика Гармонии – новое направление в современной математике, имеющее своим истоком труды древнегреческих ученых Пифагора, Платона и Евклида. «Золотое» число Ф=1,618 является основанием этой математики. Представлено множество примеров «присутствия» золотой пропорции и чисел Фибоначчи во многих объектах живой и косной природы, а также многих шедеврах творческой мысли человека.

В 2 главе рассмотрена «золотая» гармония «противоположностей» в структурах сердечных циклов (ССЦ) важнейших параметров сердца, а также ССЦ основных параметров архитектоники и гемодинамики микрососудистого и капиллярного участков коронарного русла. Установлены обобщенные законы композиции «пространств» этих ССЦ в условиях покоя и физической нагрузки. Представлены золотые и другие «особые» числа, обусловливающие энергооптимальную структуру рассматриваемых «пространств» ССЦ.

В 3 главе выполнен анализ особенностей конструкции докапиллярного кислороднесущего русла сердца с учетом гармонии «противоположностей». Произведена последовательная «сборка» энергооптимальных кислороднесущих систем по мере их усложнения. Произведен анализ преимуществ бифуркационного ветвления сосудов. Показана оптимальная энерго-вещественная взаимосвязь на этом участке между гемодинамикой, конструкцией предкапиллярных микрососудов и «ценой» транспорта потребляемого кислорода. Показано «присутствие» золотого сечения и чисел Фибоначчи на обменном участке.

В 4 главе показано оптимальное сопряжение параметров гемодинамики, архитектоники и кислородного обеспечения на капиллярном участке сердца, а также дыхательных пигментов эритроцитов и кардиомиоцитов. Адекватная деятельность кардиомиоцитов обеспечивается при минимальном объеме их субструктурных компонентов и минимальном потреблении энергии и кислорода. Показано «присутствие» золотого сечения и чисел Фибоначчи в структуре кардиомиоцитов.

В заключение заметим, «математическая» гармония сердечных систем представлена значительным количеством формул, внешне довольно простых. Читатель в случае затруднений математические выкладки может пропускать и довольствоваться текстом и выводами.

Использованные в книге экспериментальные данные относятся к здоровым людям и животным репродуктивного возраста, пребывавших во время экспериментов в среде с нормальными параметрами обитания (нормальный состав, влажность и давление вдыхаемого воздуха, нормотермия, нормальный состав пищи, отсутствие стрессовых ситуаций и т. д.). Для анализа использовались среднестатистические значения параметров, погрешность измерения которых не превышала ±10%.

Автор выражает большую благодарность за обсуждение выдвинутых положений ответственному редактору книги д. т. н., проф. И.И. Свентицкому, рецензенту д. мед. н., проф. В.А. Глотову, д. филос. н., проф. Ю.А. Урманцеву, д. т. н., проф. А.П. Стахову (Канада), д. филос. н., проф. Э.М. Сороко (Белоруссия), д. т. н., проф. О.Б. Балакшину, проф. Денешу Надю (Венгрия), проф. Скотту Олсену (США), д. мед. н., проф. А.Г. Субботе, д. б. н., проф. В.В. Петрашову, д.т.н. В.Л. Владимирову (ФРГ), д. филос. н., проф. А.В. Волошинову, к. ф.-м. н. А.С. Харитонову, а также д. б. н. Ю.Г. Каминскому за неизменный интерес к данной работе и моральную поддержку.

Автор выражает благодарность Е.В. Бескаравайной за помощь в техническом оформлении книги.

Глава 1

Глава 2

В «пространстве» ССЦ

 

Обобщенный закон (2.28) можно представить в следующем виде:

 

[0,382 + 0,618 )] @