Электрофизическое влияние камней–самоцветов на человека

Издревле было известно влияние драгоценных и полудрагоценных камней на человека. Им приписывались магические свойства, в том числе влияние на здоровье, психическое, психологическое и эмоциональное состояние. Имеется описание влияния различных камней на болезни человека и возможность их излечения [1]. То, что минералы на самом деле имеют целебные свойства, научно подтверждено опытными исследованиями различных авторов, в том числе, например, Э. Гоникман и С. Бланк [2].

Одним из первых достаточных технико-медицинских обоснований применения минералов было использование сердолика для лечения человека. Евгения Ивановна Бадигина в 30-х годах 20 века впервые установила эффект положительного воздействия на живую клетку и организм в целом малых доз естественной природной комплексной "радиоактивности" [3] и ей во время войны удалось внедрить "сердоликотерапию" в госпиталях. У пациентов быстрее заживали раны, улучшался состав крови, повышался тонус организма и аппетит, нормализовался сон. Несмотря на положительное заключение таких видных учёных, как академики В. Вернадский, П. Зелинский, Н. Бурденко на эффект лечения, метод был признан "полузнахарским" и в 1948 г. он был запрещен как антинаучный. Правда, в мае 1945 года у фирмы "Сименс" была заказана партия приборов для подобного лечения.

Прибор представлял собой обычный парикмахерский фен, у которого на месте выхода струи воздуха из сопла устанавливался сердоликовый шарик. Поток тёплого воздуха доставлял к больному месту человека природную эманацию (излучение) сердолика и, таким образом, способствовал быстрому исцелению. С появлением антибиотиков о таком простом способе исцеления забыли.

Сердолик представляет собой оранжево-красную разновидность агата и является одним из популярных самоцветов халцедоновой группы - скрытокристаллической разновидности двуокиси кремния. Кристаллическая двуокись кремния, горный хрусталь или кварц - это пьезоэлектрики. Пьезоэлектричество было известно давно, но официальное открытие прямого пьезоэффекта в 1880 году сделано братьям П. и Ж. Кюри. При воздействии на пьезоэлектрический материал механическим усилием на поверхностях пластинок пьезоэлектрического материала появляется электрическое напряжение. Имеется и обратный пьезоэффект, когда под воздействием электрического поля возникает механическая деформация.

Пьезоэлектрический кварц – это стратегический материал, работы с которым до 60-х годов были закрытыми, так как он использовался в кварцевых резонаторах, фильтрах, линиях задержки и т.п., изделиях оборонного и закрытого характера. Российские учёные и инженеры внесли огромный вклад в развитие пьезоэлектроники, в том числе в разработку и производство синтетических пьезоэлектрических материалов, таких как кварц, сегнетова соль, ниобат и танталат лития, пьезокерамика, лангасит, пьезоэлектрические плёнки и изделия из них [4-6].

Многие пьезоэлектрики, в том числе перечисленные, являются также и пироэлектриками. Все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не наоборот. Пироэлектричество – возникновение разноимённых электрических зарядов на противоположных поверхностях некоторых диэлектриков, как кристаллических минералов, так пьезокерамики и некоторых полимеров, при нагревании или охлаждении [7]. Первая микроскопическая теория пироэлектричества создана С.А. Богуславским в 1914 г.[8]. В дальнейшем было установлено, что у сегнетоэлектриков величина пироэффекта вблизи фазового перехода может быть на один-два порядка больше, чем у кристаллических пироэлектриков [9-10].

Уравнение пироэлектрического эффекта описывает приращение спонтанной поляризации ΔP_s кристалла при изменении его температуры ΔТ. В первом приближении величины ΔP_s и ΔТ связаны линейно:

где p - пироэлектрический коэффициент.

Изменение P_s с температурой может происходить по двум причинам. Прежде всего, при изменении температуры свободный кристалл за счёт эффекта теплового расширения меняет свои размеры: сужается или расширяется. В результате этого даже при условии, что в кристалле не произошло перестройки его структуры из-за изменения температуры, спонтанная поляризация кристалла изменится, так как изменится число зарядов в единице объёма. Таким образом, в пироэлектрическом эффекте должно присутствовать влияние, обусловленное деформацией кристалла. Эта часть пироэлектрического эффекта трактуется как пьезоэлектрическая. Деформационная, пьезоэлектрическая часть пироэлектрического эффекта называется вторичным пироэлектрическим эффектом. Его коэффициент обычно обозначают как p". А первичный, истинный пироэффект описывается коэффициентом p'. В линейных пироэлектриках, таких как турмалин или сульфат лития, истинный пироэффект, как правило, мал и составляет 2-5% от полного эффекта [9]. Но в других пьезокристаллах и сегнетоэлектриках первичный пироэффект может достигать 10% [10].

Уравнение пироэффекта, учитывающее его разделение на первичный и вторичный имеет вид:

Все величины, кроме абсолютной температуры Т, являются векторами, т.е. изменяются в зависимости от кристаллографической ориентации кристалла. В области комнатных температур в линейных диэлектриках пирокоэффициент р, как правило мало зависит от температуры. Абсолютное значение р близко к одной электростатической единице.

Кристаллический кварц не является пироэлектриком, но индуцирование электрического поля при свободной деформации кристалла за счёт термического расширения реализуется через пьезоэлектрический эффект [11].

Электрическое напряжение U, возникающее на пластинке кристалла триглицинсульфата (ТГС) площадью S = 10x10 мм² и толщиной d = 1мм, вырезанной перпендикулярно полярной оси, при резком изменении его температуры на pΔТ = 10К (пироэлектрическая постоянная ТГС p^σ=45,0 нКл/см²К, диэлектрическая постоянная равна 30 [11]) можно рассчитать по формуле:

Аналогично проведенный расчет для турмалина (ε = 8,2, р = 1,3*10^-5 (Кл/м²К)) дает U = 1,7 кВ, а для кварца (пластины, вырезанной перпендикулярно оптической оси, ε = 4,0 р = 0,69*10^-5 нКл/м²К) U = 0,19 кВ.

Для удобства данные по различным минералам сведены в таблицу:

*В кварце вторичный пироэффект, описываемый p" возникает при свободной деформации кристалла, он индуцируется термическим расширением через пьезоэлектрический эффект [11].

В таблицу добавлены для сравнения расчетные данные по двум синтетическим кристаллам – ниобата лития и танталата лития, и пьезокерамики системы ЦТС.

Расчеты, приведенные в таблице выше, выполнены для пластины толщиной 1 мм и размером 1х1 см². Реальные минералы, применяемые в качестве ювелирных, поделочных камней и украшений, имеют различные размеры и формы. Поэтому трудно предсказать: большие или малые величины электромагнитного поля влияют на человека или на отдельные органы и части тела. По исследованиям Э.Э. Годика влиять могут любые величины электромагнитного поля во всем диапазоне излучений. Некоторые авторы отмечают, что сердолик и другие аналогичные минералы обладают слабой радиоактивностью [3]. В свете изложенного несложно понять, что это - не ядерная радиоактивность, под которой подразумевается излучение ядер радиоактивных элементов (альфа, бета, гамма-излучения), а "радиация" атомов пьезо-пироматериалов, в результате которой появляются на их поверхностях электрические заряды. Вспомним огниво, которым в старину, ударяя кремнем о кремень (кварц о кварц), выбивали миниатюрную молнию-искру и зажигали трут, от которого зажигали костер или прикуривали трубку с табаком.

В упомянутой выше книге Э. Гоникман и С. Бланк [2] описаны исследования влияния эффекта Кирлиан [13] на организм человека и на определенные болезни и влияние минералов на свечение некоторых частей человеческого тела.

На фотографии показано высокочастотное излучение пальца человека. Это аура, или биополе человеческого пальца. Под влиянием электрического поля пьезо-пироэлектрического материала эта аура изменяется. Отсюда чудесные лечебные свойства минералов. Хотя отмечалось и отрицательное воздействие некоторых минералов, которые "забирали" энергию биополя.

Лечебное действие камней-целителей можно представить следующим образом. При ношении браслета, кулона, ожерелья и др. подобных изделий из камней-пьезо- пироэлектриков, нагревание их человеческим телом вызывает появление электрического поля на поверхности камня. А трение камней о кожу человека вызывает еще и миниатюрный пьезоэлектрический эффект.

Научное изучение излучения человеческого тела в институте ИРЭ АН под руководством академика Ю.В. Гуляева, в лаборатории Э.Э. Годика, начатое после исследований биополей Джуны Давиташвили, открыло неисчерпаемый мир биополей – излучений человеческого тела во всех областях от инфракрасного (теплового) до СВЧ [13].

Кристаллические формы кварца и других минералов обладают также пьезокалорическим эффектом, магнитоэлектрическим, электрокалорическим, магнитокалорическим эффектами. Некоторые минералы при их трении, царапании могут светиться ярко-желтым (для розового или молочного кварца, а также аметиста). Некоторые халцедоны могут тускло светиться красновато-коричневым светом. При раскалывании кварц может светиться зеленым светом. Этот эффект называется триболюминесценцией или пьезооптическим эффектом [14].

Таким образом, многообразный мир минералов хранит в себе еще много загадок и открытий. И объяснение лечебных свойств этих камней может не ограничиваться только электрофизическими свойствами, а и многими другими.

Автор статьи: В.А. Мостяев,

к.т.н., НПП "Кварцком",

Москва

1. Ю.Ю. Липовский. Словарь-справочник лечебных свойств минералов. СПб.: Диля, 2003.
2. Э. Гоникман, С. Бланк. Лечебные свойства минералов в свете эффекта Кирлиан. – Минск, Нью-Йорк: Сантана, 2000.
3. Е.И. Бадигина. Сердоликовое лечение. 1935. Книга не издавалась.
4. А.Г. Смагин. Прецизионные кварцевые резонаторы. М.: Изд-во Гос. Ком. Стандартов, 1964.
5. М.И. Ярославский, А.Г. Смагин. Конструирование, изготовление и применение кварцевых резонаторов. М.: Энергия, 1971.
6. В.А. Мостяев, П.Г. Поздняков. Российская пьезо-акустоэлектроника. М.: Радиотехника, 2008.
7. Б.А. Струков. Пироэлектрические материалы: свойства и применение. – М.: Изд-во МГУ, 1998.
8. С.А. Богуславский. Кинетическая теория изоляторов. Зависимость диэлектрической постоянной от температуры. Пироэлектричество // Журнал Русского физико-химического общества. Физический отдел. – 1914. – Т. 46, вып. 2. – С. 81–95.
9. У. Кэди. Пьезоэлектричество и его применение. М.: Изд. Иностр.Лит., 1949.
10. У.П. Мэсон. Пьезоэлектрические кристаллы и применение в ультраакустике. М.: Изд. Иностр.Лит., 1952.
11. А.А. Буш. Пироэлектрический эффект и его применение. М. 2005 МГИРЭА.
12. В.Х. Кирлиан, С.Д. Кирлиан. В мире чудесных разрядов. М.: Знание, 1964.
13. Э.Э. Годик. Загадки экстрасенсов. М.: Наука, 2010.
14. М.О. Доноху. Кварц. М.: Мир, 1990.