Медицинская физика и биофизика интеллекта
7 постов
При распространённости применения в технологиях терагерцевых излучений, актуально изучение их влияния на здоровье, измерения и разработка нормативов предельно допустимых уровней (ПДУ). Цель исследования — постановка проблемы распространённости терагерцевых излучений, актуальности измерений и нормирования их влияния на человека. Проанализированы имеющиеся данные по перспективам распространения в технологиях терагерцевых излучений, по воздействию терагерцевых излучений на здоровье, ПДУ электромагнитных полей различного диапазона частот в санитарных правилах и нормах (СанПиН). Ряд исследований подтверждают влияние терагерцевых излучений на биологические объекты на молекулярном, клеточном и органном уровнях; не разработано, не утверждено нормирование ПДУ терагерцевых излучений.
Целесообразны разработка нормирования, определения и утверждения ПДУ терагерцевых излучений для обеспечения безопасности в медицине труда, медицинской физике, сохранении здоровья в среде обитания и профессионального здоровья на производстве.
Источник:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Radio Regulations. Geneva: ITU; 2024.
2. Bratman V.L., Litvak A.G., Suvorov E.V. Mastering the terahertz domain: sources and applications. Phys. Usp. 2011; 54: 837–44 https://doi.org/ 10.3367/UFNe.0181.201108f.0867 (in Russian)
3. TeraHertz technology (THz); RF Hardware Modeling. Sophia-Antipolis, France: ETSI; 2025.
4. Order of the Ministry of Health of the Russia 02.05.2023 No. 206n "On Approval of Qualification Requirements for medical and pharmaceutical workers with higher education" (In Russian).
5. Castilla, S., Terrés, B., Autore, M., et al. Fast and sensitive terahertz detection using an antenna-integrated graphene pn junction. Nano letters. 2019; 19 (5): 2765-73. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b04171
6. Valušis, G., Lisauskas, A., Yuan, H., Knap, W., & Roskos, H. G. Roadmap of terahertz imaging 2021. Sensors. 2021; 21 (12): 4092. https://doi.org/10.3390/s21124092
7. Molter, D., Ellenberger, K. S., Klier, J., Duran, S., Jonuscheit, J., von Freymann, G., ... & Deninger, A.. Kilohertz pixel-rate multilayer terahertz imaging of subwavelength coatings. Applied Sciences. 2022; 12 (10): 4964. https://doi.org/10.3390/app12104964
8. Kohlhaas R.B., Breuer S., Mutschall S., et al. Ultrabroadband terahertz time-domain spectroscopy using III-V photoconductive membranes on silicon. Optics Express. 2022; 30 (13): 23896-908. https://doi.org/10.1364/oe.454447
9. Agarwal H., Nowakowski K., Forrer A., et. Al. Ultra-broadband photoconductivity in twisted graphene heterostructures with large responsivity. Nature Photonics. 2023; 17 (12): 1047-53. https://doi.org/10.1038/s41566-023-01291-0.
10. Terahertz radiation systems: Technologies and global markets. Wellesley, USA: BCC Research; 2023.
11. 6G: The Next Horizon From Connected People and Things to Connected Intelligence Edited by Wen Tong , Peiying Zhu. Cambridge University Press; 2021.
12. Kim M.J., Eom D., Lee, H. The geopolitics of next generation mobile communication standardization: The case of open RAN. Telecommunications Policy. 2023; 47(10): 102625. https://doi.org/10.1016/j.telpol.2023.102625
13. Hardell L., Carlberg M. Health risks from radiofrequency radiation, including 5G, should be assessed by experts with no conflicts of interest. Oncol Lett. 2020 Oct; 20(4):15. https://doi.org/10.3892/ol.2020.11876.
14. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. A Description of ICNIRP’S Independent, Best Practice System of Guidance on the Protection of People and the Environment from Exposure to Non-Ionizing Radiation. Health Physics. 2022; 122 (5): 625-8. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001561
15. Framework for Developing Health-Based EMF Standards. Geneva: WHO. 2006.
16. Model legislation for electromagnetic fields protection. Geneva: WHO. 2006.
17. WHO research agenda for radiofrequency fields. Geneva: WHO. 2010.
18. Movsisyan M., Al-Rossais A. A., Sayeed S., Movsisyan G. Applications of terahertz waves in medical diagnostics: A literature review. International Journal of Community Medicine and Public Health. 2024; 11 (6): 2450. https://doi.org/10.18203/2394-6040.ijcmph20241512
19. Liu Y. C. et al. Safety profiles of terahertz scanning in ophthalmology. Scientific Reports. 2021; 11 (1): 2448. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82103-9
20. Smolyanskaya O.A., Chernomyrdin N.V., Konovko A.A., et al. Terahertz biophotonics as a tool for studies of dielectric and spectral properties of biological tissues and liquids. Progress in Quantum Electronics. 2018; 62: 1-77. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2018.10.001
21. Musina G.R., Nikitin P.V., Chernomyrdin N.V., et al. Prospects of terahertz technology in diagnosis of human brain tumors – A review. Journal of Biomedical Photonics & Engineering. 2020; 6 (2): 020201. https://doi.org/10.18287/jbpe20.06.020201
22. Cherkasova O., Peng Y., Konnikova M., et al. Diagnosis of glioma molecular markers by terahertz technologies. Photonics. 2021; 8 (1): 22. https://doi.org/10.3390/photonics8010022
23. Pu Z., Wu Y., Zhu Z., Zhao H., Cui D. A new horizon for neuroscience: terahertz biotechnology in brain research. Neural Regeneration Research. 2025; 20 (2): 309-325. https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-00872
24. Gezimati M., Singh G. Terahertz imaging and sensing for healthcare: current status and future perspectives. Ieee Access. 2023; 11:18590-18619. https://doi.org/10.1109/access.2023.3247196
25. Svistunov A.A., Tsymbal A.A., Litvitsky P.F., Budnik I.A. Experimental and clinical substantiation of the use of electromagnetic waves of the terahertz range at frequencies of radiation and absorption of nitric oxide and oxygen in various forms of pathology. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017; 72 (5): 365–374. https://doi.org/10.15690/vramn817 (in Russian)
26. Amini T., Jahangiri F., Ameri Z., et al. A review of feasible applications of THz waves in medical diagnostics and treatments. Journal of Lasers in Medical Sciences. 2021; 12: e92. https://doi.org/10.34172/jlms.2021.92
27. Nikitkina A.I., Bikmulina P.Y., Gafarova E.R. Terahertz radiation and the skin: a review. Journal of Biomedical Optics. 2021; 26 (4): 043005. https://doi.org/10.1117/1.jbo.26.4.043005
28. Zhang J., Liu C., Lü J., Xu R., Le, W. Terahertz technology: A new frontier in Alzheimer’s disease therapy. The Innovation Life. 2024 2(3): 100084-1. https://doi.org/10.59717/j.xinn-life.2024.100084
29. Smolyanskaya O.A., Zaytsev K.I., Dolganova I.N., et al. Tissue optical clearing in the terahertz range. In Handbook of Tissue Optical Clearing (pp. 445-458). USA, Boca Raton: CRC Press; 2022. https://doi.org/10.1201/9781003025252-28
30. Wilmink G.J., Grundt J.E. Invited Review Article: Current State of Research on Biological Effects of Terahertz Radiation. J Infrared Milli Terahz Waves. 2011; 32 (2), 1074–1122. https://doi.org/10.1007/s10762-011-9794-5
31. Zhang D. Interaction Between Terahertz Wave and Biomolecules. In: Chang C., Qi F., Zhang L., Hou L. (eds) Proceedings of the 2025 China National Conference on Terahertz Biophysics. CTB 2024. Springer Proceedings in Physics, vol 423. Singapore: Springer; 2025. https://doi.org/10.1007/978-981-96-4886-3_35
32. Song Z., Xue L., Ouyang Q. et al. Impact of a Terahertz electromagnetic field on the ion permeation of potassium and sodium channels. Communication Chemistry. 2025; 8, article number 101. https://doi.org/10.1038/s42004-025-01503-4
33. Nikitkina A.I., Bikmulina P.Y., Gafarova E.R., Kosheleva N.V., et al. Terahertz radiation and the skin: a review. J. Biomed. Opt. 2021; 26 (4): 043005. https://doi.org/10.1117/1.JBO.26.4.043005.
34. Shirkavand A., Tuchin V.V., Jahangiri F. Mohajerani E. A review on terahertz non-destructive applications for wound and diabetic foot screening. Opt. Quant. Electron. 2022; 54 (8): 467. https://doi.org/10.1007/s11082-022-03828-z
35. Cherkasova O.P., et al. Mechanisms of the effect of terahertz radiation on cells. Optics and spectroscopy. 2020. 128 (6): 852–64. https://doi.org/10.21883/OS.2020.06.49420.51-20 (in Russian)
36. Yamazaki S., Harata M,, Ueno Y,, Tsubouchi M,, Konagaya K,, et al. Propagation of THz irradiation energy through aqueous layers: Demolition of actin filaments in living cells. Sci Rep. 2020; 10 (1): 9008. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65955-5.
37. Shaoqing M., Zhiwei L., Shixiang G., Chengbiao L., Xiaoli L., Yingwei L. The laws and effects of terahertz wave interactions with neurons. Front. Bioeng. Biotechnol. 2023; 11: 1147684. https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1147684
38. Rytik A.P., Tuchin V.V. Effect of terahertz radiation on cells and cellular structures. Front. Optoelectron. 2025; 18 (2): 1. https://doi.org/10.1007/s12200-024-00146-y
39. Sacco G., Zhadobov M. Physical Interactions Between Millimeter Waves and Human Body: From Macro- to Micro-Scale. IEEE Journal of Microwaves. 2024; 4 (3): 318-328. https://doi.org/10.1109/JMW.2024.3407712.
40. Wongkasem N. Electromagnetic pollution alert: Microwave radiation and absorption in human organs and tissues. Electromagnetic biology and medicine. 2021; 40 (2): 236 – 253. https://doi.org/10.1080/15368378.2021.1874976
41. Grigoriev O., Goshin M., Prokofyeva А., Alekseeva V. Features of national policy in approaches to electromagnetic field safety of radio frequencies radiation in different countries. Hygiene and Sanitation. 2019; 98(11): 1184-1190. http://dx.doi.org/ 10.18821/0016-9900-2019-98-11-1184-1190 (In Russian).
42. Controlling limits for electromagnetic environment. National Standard of the People’s Republic of Chine GB 8702-2014. Ministry of Environmental protection of the People’s Republic of Chine. 2014.
43. IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Electric, Magnetic, and Electromagnetic Fields, 0 Hz to 300 GHz. IEEE Std C95.1-2019 (Revision of IEEE Std C95.1-2005/Incorporates IEEE Std C95.1-2019/Cor 1-2019). 2019: 1-312. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2019.8859679.
44. Limits of human exposure to radiofrequency electromagnetic energy in the frequency range from 3 kHz to 300 GHz. Consumer and Clinical Radiation Protection Bureau Environmental and Radiation Health Sciences Directorate, Healthy Environments and Consumer Safety Branch, Health Canada: 2015.
45. ICNIRP guidelines for limiting exposure to electromagnetic fields (100 kHz to 300 GHz). Health Phys 2020; 118(5): 483–524. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001210
46. International EMF Project: investigates health effects of electromagnetic elds, advises national authorities on EMF radiation protection. Geneva: WHO; 2005.
47. International Commission on the Biological Effects of Electromagnetic Fields (ICBE-EMF). Scientific evidence invalidates health assumptions underlying the FCC and ICNIRP exposure limit determinations for radiofrequency radiation: implications for 5G. Environ Health. 2022; 21 (1):92. https://doi.org/10.1186/s12940-022-00900-9.
I. Функция "Речь" - произнесение слов, фраз и более длинных выражений устной речи, создание простых и сложных сообщений с прямым и подразумеваемым значением, например, устное извещение о факте или рассказ (код d330 по Международной классификации функционирования ВОЗ) [МКФ, 2001]. Первые Homo появились ~3.3 млн лет назад [Püschel et al., 2021]. Некоторые антропологи предполагают, при отсутствии доказательной базы, что уже первые Homo могли общаться между собой с помощью гортанных звуков. Палеонтологами, антропологами отмечается морфологическое появление-развитость подбородка у H.sapiens (появился 0,3 млн лет назад), к которому прикрепляются мышцы языка.
Нейрофизика: известны структуры в мозге H.sapiens, подтверждаемые фМРТ и прямой электрической стимуляцией (DES), которые отвечают за распознавание и воспроизводство речи, нейрофизические корреляты в специализированных локусах мозга – зоны Брока и Вернике [De Witte & Mariën, 2013] и др. И "речь" можно было бы отнести к врожденному инстинкту, если бы новорожденный начинал сам говорить. Однако он не начнет говорить пока одному из ~7000 человеческих языков [Park et al.. 2023] не научится от родителей и учителей – приобретенный признак. Можно предположить, что если генетически не наследуется сама функция, то генетически наследуется предрасположенность к ней. Процент людей современного человечества, общающихся с помощью разговорной речи ~100%.
II. Грамотность. Функция "Чтение" - восприятие и интерпретация письменного материала с целью получения общих знаний или специальной информации (код d166) [МКФ, 2001]. Функция "Письмо" - использование или воспроизведение языковых символов для передачи информации (код d170) [МКФ, 2001]. Homo sapiens появился 300 тыс лет назад [Hublin et al., 2017], письменность же появилась ~3.5 тыс лет назад [Robinson, 2018]. Человечеству понадобилось около 300 тысяч лет для изобретения и начала наследования из поколения в поколение значимой приобретенной способности к письменности, графической грамотности. То, что функции грамотности чтение-письмо является не гарантированно наследуемым генетически, а приобретенным, и передаваемым - "культурально наследуемым" от поколения к поколению, может также свидетельствовать количество безграмотных взрослых в мире ~754 млн [UNESCO, 2024]. Соответственно процент читающих-пишущих людей современного человечества ~90.5%.
Нейрофизика: у людей – компонентов глобальной популяции, "центры письма" в структуре мозга регистрируются с помощью фМРТ: (1) задний конец левой верхней лобной извилины, (2) передняя часть левой верхней теменной доли и (3) нижняя часть передней ветви левой надбровной извилины [Sugihara, 2006].
Проведен сравнительный аналитический обзор применения современных физических методов визуализации в диагностике огнестрельных и минно-взрывных ранений для разработки алгоритмов выбора оптимальных методов и устройств медицинской диагностики.
После сравнительного анализа по локализации и физическим характеристикам тканей и поражающих элементов разработаны алгоритмы в виде таблицы-матрицы «локализация ранения - физические методы визуализации».
Разработка-синтез проспективной методологии выбора оптимальных методов и устройств медицинской диагностики, сжатие верифицированной информации в виде алгоритма локус-метод может способствовать быстроте и оптимальности выбора эффективной диагностики методами медицинской физики, а также стратегическому планированию приобретения и организации специального приборного обеспечения в системах здравоохранения.
Ключевые слова: медицинская физика, визуализация, алгоритм, подбор медтехники, диагностика, огнестрельные и минно-взрывные ранения
Благодаря усилиям специалистов КубГУ теперь доступно на русском: Технические спецификации радиотерапевтического оборудования для лечения онкологии ВОЗ-МАГАТЭ / Перевод с англ. под ред. д.ф.-м.н. Н.М. Богатова, д.м.н. А.Л. Еремина, к.ф-м.н. Л.Р. Григорьяна, к.ф.-м.н. М.С. Коваленко, А.В. Кленевского, Г.Д. Ефремова, Н.Е. Бея. Краснодар: КубГУ, 2025. – 247 с.
Предлагаемое издание представляет собой перевод с английского языка актуальной и современной публикации Всемирной организации здравоохранения и Международного агентства по атомной энергии. Цель этой публикации — предоставить рекомендации по выбору технического оборудования, используемого в практике лучевой терапии. Публикация предназначена для администраторов и врачей, а также для научно-технического персонала в качестве источника информации для планирования и обеспечения оборудованием для лучевой терапии. Публикация соответствует опубликованным спискам приоритетных медицинских устройств для лечения рака, составленным ВОЗ. В публикации описаны комплекты оборудования для лучевой терапии, подходящие для конкретных условий, приведены соответствующие технические характеристики и даны рекомендации по организации служб лучевой терапии с помощью общей структуры и ссылок на другие соответствующие подробные публикации.
Перевод с английского адресуется также студентам специальностей и направлений подготовки «Биотехнические системы и технологии», «Медицинская физика», может быть полезно специалистам на практике.
Полнотекстовый файл в открытом доступе, скачивается по ссылке https://www.researchgate.net/publication/394505938_Tehnicesk...
Благодаря усилиям специалистов КубГУ стало доступно на русском:
Физика диагностической радиологии: пособие для преподавателей и студентов. МАГАТЭ / Препринт / Перевод на русский – Краснодар: КубГУ, 2025. – 770 с.
Пособие предназначено для создания основы образования медицинских физиков в области диагностической радиологии. В справочнике собраны работы 41 автора и рецензентов из 12 стран, охватывается широкий круг вопросов, включая радиационную физику, дозиметрию и приборы, качество изображения и его восприятие, способы визуализации специфические темы, последние достижения в области цифровых технологий, а также радиационной биологии и защите. Руководство было одобрено несколькими международными профессиональных организациями. Полнотекстовый файл в открытом доступе, скачивается по ссылке https://www.researchgate.net/publication/392331288_Fizika_diagnosticeskoj_radiologii_posobie_dla_prepodavatelej_i_studentov_MAGATE_Preprint_Perevod_na_russkij_pod_red_NM_Bogatov_AL_Eremin_AV_Pomorcev_LR_Grigoran_MS_Kovalenko_-_Krasnodar_KubGU_2025_-_7
Русский текст учебного пособия Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) (IAEA) является препринтом и неофициальным переводом до передачи авторских прав на перевод МАГАТЭ и окончательной корректуры под общей редакцией: д.ф.-м.н. Богатов Н.М., д.м.н. Еремин А.Л., д.м.н. Поморцев А.В., к.ф.-м.н. Григорьян Л.Р., к.ф.-м.н. Коваленко М.С.– ФГБОУ ВО "Кубанский государственный университет". Первичный перевод выполнен магистрантами направления "медицинская физика": Гассий М.В., Дуноян Г.В., Копылов Н.В.,Кузнецов З.Л., Фёдоров И.В., Шилов В.П. Макет выполнен в максимальном приближении к оригиналу на английском языке, размещенном в открытом доступе: https://www.iaea.org/publications/8841/diagnostic-radiology-physics
Благодаря усилиям специалистов КубГУ теперь доступно на русском: Физика диагностической радиологии: пособие для преподавателей и студентов. МАГАТЭ / Препринт / Перевод на русский под ред. Н.М. Богатов, А.Л. Еремин, А.В. Поморцев, Л.Р. Григорьян, М.С. Коваленко. – Краснодар: КубГУ, 2025. – 770 с.
Первичный перевод осуществлен магистрантами направления подготовки "медицинская физика": Гассий М.В., Дуноян Г.В., Копылов Н.В.,Кузнецов З.Л., Фёдоров И.В., Шилов В.П.
Пособие предназначено для создания основы для образования медицинских физиков в области диагностической радиологии. В справочнике собраны работы 41 автора и рецензентов из 12 стран охватывает широкий круг вопросов, включая радиационную физику, дозиметрию и приборы, качество изображения и его восприятие, способы визуализации специфические темы, последние достижения в области цифровых технологий, а также радиационной биологии и защите.
Пособие Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) (IAEA) одобрено международными профессиональными организациями: Американской ассоциацией физиков в медицине (AAPM), Федерацией организаций медицинской физики Азии и Океании (AFOMP), Австралазийским колледжем ученых-физиков и инженеров в медицине (ACPSEM), Европейской федерацией организаций медицинской физики (EFOMP), Федерацией африканских организаций медицинской физики (FAMPO) и Всемирной федерацией ядерной медицины и биологии (WFNMB).
В России проблематика входит в компетенции Росатом и Ростех (разработка и производство медтехники, радиофармпрепаратов), Минздрав (специальность "медицинский физик" Приказ МЗ РФ от 2 мая 2023 г. N 206н), Минобрнауки (направление подготовки "медицинская физика").
На первом этапе был проведен анализ результатов функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) обнаружения областей мозга, связанных с 8 умственными функциями; составлена табличная классификация нейронной активности в мозге функций по Международной классификации функционирования Всемирной организации здравоохранения (МКФ) - интеллект, сознание, эмоции, мышление, чувство веры, сотрудничество, принятие решений, решение проблем.
Моделирование методом послойного наплавления — аддитивная технология, используемая при создании трёхмерных моделей, fused deposition modeling (FDM). Лазерная стереолитография (SLA) — технология 3D‑печати, основанная на послойном отверждении жидкого материала под действием луча лазера. Cura — слайсер 3D-моделей с открытым исходным кодом для 3D-принтеров.
Восстановленная, отредактированная и обработанная с помощью программ Blender и Meshmixer 3D-модель мозга была заламинирована в Cura, чтобы установить необходимые параметры для оптимального качества печати и убедиться, что внутренний объем достаточен для многослойной светодиодной структуры. Для получения печатной модели параметры печати были настроены с помощью программы ламинатора UltiMakerCura на принтере FDMEnder3. Модель мозга была напечатана по технологии FDM с использованием полиэтилентерефталатгликоль (PETG). Для визуализации светового потока от светодиодов различной цветности, связанных с каждой координатой, был использован полупрозрачный материал
Для программирования светодиодных массивов был создан лист Excel с использованием конкатенированных формул для задания яркости, положения и значений переменных, необходимых в коде микроконтроллера. Основываясь на расположении каждой из зон активации нейронов, светодиоды были запрограммированы на активацию в соответствующей области трехмерного пространства мозга с различными длинами волн для идентификации, сравнения парадигм и анатомических структур мозга.
Программирование многослойной структуры с помощью микроконтроллеров для отображения локализации активности психических функций в трехмерном пространстве мозга осуществлялось в несколько этапов:
- составление таблицы с кодом программирования, назначением переменных и распределением выводов для каждого слоя, чтобы управлять шаблонами освещения многослойной структуры;
- интеграция микроконтроллеров в многослойную структуру для управления каждым светодиодным массивом в отдельности; для обеспечения синхронизации световых потоков от многослойной светодиодной структуры была разработана сеть связи между микроконтроллерами;
- калибровка и проверка системы для обеспечения точного соответствия между местоположением активности мозга и световым потоком от светодиодных массивов, поведение тестов для подтверждения точности при отображении активности мозга.
Модель позволяла визуализировать мозговую активность в трехмерном пространстве мозга и, хотя ее разрешение не сравнимо с разрешением томографического изображения, с её помощью удается показать представление среднего объема вокселей, связанных с областями активации. Физическая модель обеспечивает анатомическую точность и по оптическим характеристикам в ходе испытаний демонстрирует визуализацию умственных функций мозга.
Работа выполнена в Кубанском государственном университете на физико-техническом факультете: научное руководство и идея - д.м.н. Еремин А.Л., организация магистратуры выпускающей кафедры физики и информационных систем - д.ф.-м.н. Богатов Н.М., основной исполнитель - магистрант специальности "физика (медицинская физика)" Рейес-Монкада А. (Республика Колумбия)
Источники, полнотекстовые статьи:
Модели «трансформации мемов». Наглядным примером может служить смена в XX веке одного за другим образов строения атомов и их моделей: "булка с изюмом" Томсона – "ядерная" Резерфорда – "планетарная" Резерфорда-Бора – "волновая" де Бройля – "квантово-механическая" Шредингера – "орбитальная" Уайта – "кольцегранная" Снельсона – "волногранная модель"
Формулы – мемы. Формула в физике, математике и других естественных науках (от лат. formula — уменьшительное от forma — образ, вид) — символическая запись высказывания, которое выражает логическое суждение. К мемам можно отнести формулы - связи между физическими величинами, краткий способ выражения информации в символической форме, как в математической формуле, общей конструкции, описывающей взаимосвязь между заданными величинами. 400-летняя история определения формул энергии (греч. – взаимодействие, деятельность) такова:
- в XVII веке в механике определены формулы энергии;
- в XVIII-XIX вв. в электродинамике - формулы энергии заряженной частицы и энергии магнитного поля тока;
- в XIX веке в молекулярной физике – формулы энергии поступательного движения молекул и энергии хаотического теплового движения молекулы;
- в XX веке в теории относительности – формула энергии тела, а в ядерной физике – формула энергии связи атомного ядра. Вклад в открытие формул энергии различных видов материи внесли Исаак Ньютон, Джеймс Максвелл, Людвиг Больцман, Альберт Эйнштейн, Макс Планк и другие великие ученые.
Мем «базовые единицы СИ и константы системы СИ» после 2019 года: базовые единицы - внешнее кольцо, константы - внутреннее кольцо
Единицы измерений – мемы от физических констант. В 2018 году Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) одобрила знаменательную трансформацию: четыре из семи основных единиц СИ, указанных в Международной системе единиц, были переопределены в терминах естественных физических констант, а не искусственных объектов, таких как стандартный килограмм. С 2019 года, килограмм, ампер, кельвин и моль теперь определяются путём установления точных числовых значений, выраженных в единицах СИ, для постоянной Планка (h), элементарного электрического заряда (e), постоянной Больцмана (kB) и постоянной Авогадро (NA) соответственно. Секунда, метр и кандела ранее были переопределены с использованием физических констант
Появление мема физики и его запоминание следующими поколениями мнемотехническим методом повторения первоначального мыслительного эксперимента (на примерах физиков и их открытий, имевших важное значение в фундаментальной физике)
Мемы физики, появляющиеся с «мыслительными экспериментами». Гением мыслительного эксперимента в экспериментах в физике и философии считают Альберта Эйнштейна [Horowitz et al., 1991], который ввел в физику и понятие «наблюдатель» (Beobachter) [Einstein, 1905]. Методологический подход с использованием «Наблюдателя» был обоснован и реализован: в квантовой механике в феномене «кота Шредингера» [Schrödinger, 1935], ранее в 1867 в термодинамике и теории информации в феномене «демона Макcвелла» [Bennett, 1987], а так же в «пространстве Минковского» [Carroll, 2019], «координатах Борна» [Born, 1909], «парадоксе Эренфеста» [Ehrenfest, 1909], «излучении Хокинга» [Hawking, 1974], «эффекте Унру» [Unruh, 1976], «барионной асимметрии Вселенной» Сахарова [Сахаров, 1991], «координатах Риндлера» [Rindler, 2006], «парадоксе Белла» в квантовой философии [Bell, 2004] и пр.
Результаты мыслительных экспериментов в науке: творчество (креативность), озарение (инсайт), эврика, эмерджентность (появление) новой идеи – синтез новой информации по закономерностям синергетики, объединения информации, аналитико-синтетической высшей нервной деятельности для определений целей и стратегий естественнонаучного познания, мозговых штурмов, последующей проверки опытным, экспериментальным путем. В этом ряду: эврика Архимеда при открытии фундаментального принципа механики жидкости; инсайт Ньютона при определении всемирного закона тяготения; ассоциация Резерфорд в сравнении строения атома с планетарными системами; инсайт Максвела, иллюстрирующий парадокс второго начала термодинамики; инсайт Шредингера, объясняющий парадокс квантовой суперпозиции; прогноз Эйнштейна, в общей теории относительности, о том, что луч света должен искривляться в гравитационных полях.
Возможно предположить, что запоминание и распространение мемов физики с помощью повторения мыслительного эксперимента в образовательном, педагогическом процессе, исследовательском и дидактическом плане, можно отнести к приему мнемотехники, способствующему лучшему пониманию и запоминанию физического феномена у последующих поколений.
Модели распространения мемов в популяции: динамики их эволюции во времени, запоминания/забывания поколениями, "мемы важных знаний", "взлет и падение мемов", "инфопандемия мема".
1, население Земли, человечество; 2, модель "мемы важных научных знаний", на примере признания сферичности Земли и гелиоцентризме; 3, модель "взлета и падения мемов" – распространения среди популяции и "забывания" – прекращения передачи новым поколениям информации; 4, модель "инфопандемии мема" современного скоростного ИКТ-распространения актуальной в современности для индивидуумов и популяции информации.
Модель "мемы важных научных знаний": время появления и распространенность в популяции. Для общего принятия человечеством знаний, в частности физики, - необходимо время. Так, считается что идея о том, что Земля круглая, появилась ~ в VI веке до н. э., для общего признания понадобилось ~22 столетия при экспериментальном подтверждении сферичности ~ в XVI веке; появление предположения о том, что Земля вращается вокруг Солнца, относят ~V веку до н. э., также понадобилось ~22 столетия до общего признания гелиоцентризма ~ в XVI-XVII вв. Данные о распространенности этих знаний среди всего населения Земли отсутствуют. Эти знания являются фундаментальными для ряда сфер участия и деятельности человека и человечества, прогностически актуальными для расширения направлений активности и широко распространены.
Признание-распространенность-наследование относится не только к глобальной популяции человечества, но и к научному экспертному сообществу, в том числе физиков, где может работать «закон Стиглера» [Stigler, 1980] - научное сообщество принимает идеи, только когда они согласуются с актуальным состоянием науки.
ИСТОЧНИК: Еремин А.Л., Гассий М.В. Мемы физики и физика мемов: нейрофизика и психофизика интеллекта. В кн. Современные проблемы физики, биофизики и инфокоммуникационных технологий. Краснодар: ЦНТИ, 2024. С.5-27. https://www.researchgate.net/publication/390160935_MEMES_OF_...