Всичко за светлината

Цветовете са интересна тема, която я следя от няколко години. И разбира се имам предвид, всичко което аз знам за светлината, което съм го дискутирал с приятели и семейството. Не означава, че това е изцяло пълна и завършена тема, и няма какво повече да се дискутира или изследва.

Сигурно знаете, ако сте чели други теми, че митохондриите са едни удивителни органели, които са позволили да станем такива каквито сме - комплексни, сложни, интелигентни, със самосъзнание и т.н. Със всяко следващо ниво за производството на енергия - биологичният свят скача във нова форма на комплексност и сложност. Докато за последните стотина година стигнали до момента, в който ползваме електрическата енергията за машини, електроника, и свръх бърза комуникация.. за да минаваме бавно, но сигурно към следващата стъпка в използването на енергията и интелигентността. Датацентровете на Гугъл, Фейсбук, Туитър, Нетфликс са зашеметяващи по нивато на енергия, които консумират. Интелигентността и изчислителната мощ на тези датацентрове и Интернет най-вероятно ще позволи да се появи следващото ниво на интелигентност. И дано сме подготвени подходящо. Но това е вече различна тема.

Обратно към светлината - най удивителният за мен факт е, че една от стъпки в производството на енергия в митохондриите - а именно веригата за пренасяне на електрони се повлиява положително от фотоните на червената и инфрачервената светлина. Надявам се съм ви заинтересувал.

Спектърът на светлината

Но преди да дискутираме различните цветове (т.е. различните дължини на вълните), трябва да видим общата картина: 
Електромагнитните вълни от радио до гама лъчи
Светът, който виждаме с очите си е осветен от светлината с определена дължина. Оказва се, че видимата светлина е една малка порция от целият спектър от електромагнитни вълни (едва 2 процента от картинката по горе). Хората можем да виждаме само светлината с дължина от 700 до 400 нанометра. Почти всички животни имат органи за възприемане на светлината. Но има такива, които виждат светът по различен начин. Например пчелите виждат само жълто и синьо от човешките цветове, но могат да вижда в ултравиолетовият спектър, където ние хората не можем.  Някои паяци виждат само зелено и ултравиолетово. Змиите виждат и в инфрачервеният спектър. Котките и кучетата виждат само два цвята, и при това не толкова ясно както ние хората. Приматите и повечето маймуни виждат същият спектър като нас. Зайците виждат само синьо и зелено. Прилепите не виждат електромагнитният спектър, но виждат със звукови трептения. 

Чрез уреди и инструменти можем да виждаме в целият електромагнитен спектър, дори и инфрачервено, или гама лъченията. Войниците използват инфрачервени уреди, за да виждат движещи се живи обекти през нощта. Корабите и подводниците използват дългите радио вълни за да виждат надълбоко в океана. Учените използват гама лъчите да виждат какво се е случило в ядрото на далечни отдавна избухнали звезди..

Но защо хората и приматите и повечето животни сме се адаптирали да виждаме светлината от 700 до 400 нанометра ? Отговорът е прост - нашето слънце излъчва най много светлина именно в този спектър:
Радиационните спектър на слънцето. Вижда се че върхът е в границата от 500 до 750 нанометра.
Като най-висок е интензитета в зеленият регион.
By Nick84 [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons
Ако някога срещнем извънземна цивилизация, трябва да сме подготвени, че техният начин за възприемана на света може да е много по-различен от нашият. Може да виждат много по малко цветове, или пък много повече. В популярният филм от поредицата Стар Трек, командир Спок се опитва да спаси планетата Нибиру от супервулкан. Интересно е, че продуцентите са представили растителността на планетата в червен цвят:
Планетата Нибиру със червена растителност от фантастичният
филм СтарТрек: Пропадане в Мрака.
Да разгледаме някои интересни цветове от електромагнитният спектър и ефекта им върху живота на нашата Земя.

Ултравиолетовата светлина

Нашите очи за съжаление не могат да усещат ултравиолетовата светлина. Как ли би изглеждал светът ако можехме да я различаваме? Тогава може би много по точно всеки от нас би могъл да прецени кога е опасно да се излиза на откритото слънце. Понеже ултравиолетовата светлина, която достига до земята зависи от надморската височина, от ъгъла на слънцето, от замърсеността на въздуха и от дебелината на озоновият слой - интензитета и се променя неусетно през деня и през сезоните. За нас тя е невидима.. а се предполага, че меланомът, един от най-опасните ракове, се предизвиква от високоенергичната ултравиолетова светлина върху нетренирана офисно избелена кожа. Ако само можехме да различаваме ултравиолетовият цвят, като тръгваме на плаж.. когато небето почне да "лилавее" с по наситен цвят, щеше лесно да знаем да ограничаваме незащитеното продължително излагане на кожата. Но въпреки, че нямаме такава биологична адаптация, както например пчелите, достъпно е малко уредче на батерия, която може да ни свърши същата работа.

Ултравиолетовата светлина е високо-енергична, с къса вълна и сравнително трудно достига до повърхността на замята, понеже се абсорбира от озона и атмосферата. Ултравиолетовият спектър се дели на под-региони А, B и C. Като са производство на витамин Д са нужни ултравиолетови B лъчи. И въпреки, че B и C са най-енергични и от там потециално най-опасни - умереното, по 10-ина минути на силното обедно слънце, се възприема за полезно, заради инжекцията от 10-30 хиляди единици витамин Д. Продължителността на излагането зависи естествено от цветът на кожата. Разумно е такова излагане, при което не се получава зачервяване и възпаление или черни точки. И всеки от нас би трябвало да знае какво е това време за неговият тип кожа. Твърдят, че витамин Д е много важен. Вече има добри хранителни добавки с този витамин и човек би могъл да си набави този така нужен витамин-хормон от диетата.

Липсата на ултравиолетова светлина или достатъчно Витамин Д в диетата води до сериозни заболявания - като острата форма се проявява като рахит при децата и фибромалагия(болки в костите) при възрастните. А субоптималният хроничен недостиг на витамин Д, някои твърдят, че е предпоставка за по отслабена имунна система, и предразположеност към рак. Твърди се, че оптималните нива са тези измерени на племената по екватора, живеещи традиционен начин на живот(с тъмна кожа, без дрехи и слънцезащитни кремове). И тези нива са между 40 и 60 нанограма на децилитър (25(OH) витамин Д).  Спасител на плажа към края на лятото има нива към 70-100. Бледолик офис работник, пазещ се от слънцето, и в 2 седмичната почивка на морето мажещ се с 50-ти фактор има под 20. От друга страна Ескимосите, почти не получават UVB лъчи, понеже живееят толквоа на север, а тяхната кожа е и по-тъмна и техните нива са също под 20. Единственият начин за получаване на този витамин, е чрез черният дроб на определени животни. Въпреки, че техните нива са значително по ниски от европейските или тропическите - в скелетите на ескимосите преди Колумб няма следи от рахит.. Трудно може да се прецени кое е вярно - да се пазим от слънцето или умерено да се печем на него.

От еволюционна гледна точка сме в продължение на милиони години сме били под силното слънце, без шапки, без дрехи и без слънцезащитни кремове с UVB фактор 50. И дори когато хората са се придвижили на север са мутирали и селектирали да имат бяла кожа за да максимизират производството на витамин Д. А парадоксалното е, че трудещите се под открито небе, имат най голяма резистентност към рак на кожата. Може би проблемът възниква, когато бялата, изпечена от неонови лампи офисна кожа, драстично се изложи шоково на силно слънце през кратката ваканция. Може би ефективната доза е кратко в рамките на 10-30 минути незащитено излагане на слънце, но постоянно през цялата пролет, лято и есен.

Ултравиолетовата светлина има и изразено антибактериално действие. Затова и дрехите изсъхнали на чист въздух и силна светлина се усещат така свежи и чисти. Затова и често вадим постелките, завивките и одеялата на силното слънце - да се дизенфикцират. Затова и някои системи за пречистване на басейни използват ултравиолетова светлина, а не хлор и флор.

Една интересна практика е сутринта да напълним стъклено шише с вода и да го оставим на терасата, така че 2-3 часа по обяд да го опече слънцето. Гарантирано вечерта водата е без бактерии, а и е и приятно затоплена.

Синята светлина

Синята светлина може да е добър приятел, но много често е и наш враг. Връзката се крие със влиянието на този цвят върху хормона мелатонин. Мелатонинът е орисникът на съня, който отпуска кръвносните съдове, забавя пулсът и дишането, изключва мозъкът и изключва мускулите като парализира тялото. Също така е силен антиоксидант и спомага за възтановяването на клетките по време на сън. Произвежда от епифизата и от ретината. Именно затова синята светлина влизаща в очите влияе върху нивата на този хормон.

До преди 150 години, т.е. преди ерата на електричеството, повечето хора са настройвали режима на спане и будуване спрямо слънцето. Когато е светло - човек е активен и трудоспособен. Като се стъмни - почива. Този денонощен цикъл се спазва дори и през лятото, когато нощта е по-къса, и през зимата когато нощта е дълга. На биохимично ниво тази връзка се явява като липсата или наличие на син цвят във светлината. Светлината от слънцето достигаща земята има всички цветове - включително и синя светлина. Получава се естествен ритъм, който е бил спазван от милиони години. Бабите и дядовците ми, и много възрастни хора на село в наше време, пестят ток заради малката си пенсия и си лягат до час след като стане тъмно. И са първи рано сутринта с изгрева за работи около къщата, животните и полето. Приматите, нашите родственици със 98% еднакви гени имат същият денонощен цикъл. Но с навлизането на електричеството, за нашите деца неоновите лампи, телевизорите, таблетите, силното улично осветление са неизменна част от света. Не биха и могли да си представят друг начин на живот.

Мониторите на компютрите, лаптопите, таблетите и телефоните излъчват поне една трета от светлината си във синият спектър. Има множество изследвания и е доказано, че гледането на подсветен монитор намаля драстично нивата на мелатонин в кръвта. За някои хора  неусетно се получава омагьосън порочен кръг - след залез се гледа телевизия или се уплътнява времето във фейсбук, след това не може да се заспи лесно поради подтиснато ниски нива на мелатонин. А след като се заспи се прекарва по-малко в дълбоките трети и четвърти нива на съня, където тялото е парализирано и се възстановява най-пълноценно. Човек се  върти повече във по плитките първи и втори нива на сън. През деня съответно се чувства недоспал, с ниски нива на енергия, с понижена имунна система..

И колкото и да е вредна прекомерната синя светлина в тъмната част на денонощието със съвременният електронен, виртуално-социален, вояорски начин на живот, толкова може и да е вредна липсата и през светлата част на деня. Понякога нашите апартаменти, детски градини, училища и офиси са сумрачни и недостатъчно осветени. Свещ от 50 сантиментра излъчва 1 лукс светлина. Слънцето по обед погледнато директно излъчва 100 хиляди лукса. Заобикалящите ни сгради и предмети отразяват към 10 000 лукса от слънчевата светлина. Оказва се, че 10 хилдяди лукса са ни нужни, за да подтиснем сънливият хормон мелатонин, за да сме с ясен и остър мозък. При хронична сумрачна обстановка в офиса, където има едва 500-1000 лукса, нивата на мелатонин са завишени спрямо оптималното, и се увеличава шанса човек  да се чувства сънлив, замаян и изморен.. с ниски нива на енергия и продуктивност.

Наличието на достатъчно количество синя светлина през деня, именно поради факта, че мозъка е на оптимална ефективност, се свърза и с повишена интелигентност при подрастващите. Наше задължение, е децата ни постоянно през цялата година да прекарват време навън под открито небе със големи количества светлина, включително и синя. И да се избягват сумрачни апартаменти, детски градини и места за забавление.

Посрещането на изгрева на слънцето, с "обливане" на лицето със слънчева светлина, именно заради подтискане на мелатонина, има същият ефект както и сутрешно кафе. Ранно събуждане със много светлина, съчетана с леко физическо натоварване и евентуално кафе е предпоставка за идеално събуждане.

Именно поради тази причина в северните страни зимата е подтискаща.. понеже само от три до пет часа слънцето е над хоризонта. Затова и нивата на мелатонин в тези страни са хронично завишени, и човек през денят не е напълно събуден, а през нощта не е напълно заспал. Човек се чувства летаргичен, отпаднал, с ниски нива на енергия. Лесно се посяга към високо-енергитични сладости, а при възможност и до алкохол. Често срещана е сезонна зимна депресия, която се изразява и във високи нива на самоубийства. Успешно се третира с достатъчно силна изкуствена светлина. Има лампи, които излъчват нужните 10 хиляди лукса за подтискане на мелатонина. Излагане на лицето на 15-30 минути сутринта след ставане са достатъчни за проясняване на мозъка. Достатъчно осветени офиси и апартаменти през деня, със множество, за предпочитане лампи тип LED, помагат за справяне с проблема.

Зелена светлина

По цветът на дадена звезда можем да определим колко е гореща. И обратно ако знаем температурата можем да предвидим какъв е цветът. Слънцето има температура на повърхността около 5500 С, което отговаря на максимален интензитет във зеленият цвят. То изглежда бяло за нашите очи понеже освен силния зелен цвят, ни различаваме и червеният и синият - и когато тези три основни цвята се смесят и мозъка ни го различава като бяло.

Въпреки, че интензитетът на нашето слънце е най-силен в зеленият цвят(500-520 нанометра), най много енергия пада във червената и инфрачервената порция(700-2000 нанометра). На сушата може да се каже, че преобладава зеленият цвят, понеже всички растения са обагрени с него. А парадоксалното е, че растенията са зелени понеже отразяват само този цвят а абсорбират всички останали. Мистерия е защо Природата е избрала тази стратегия, да отразява най-интезивната част от излъчването на слънцето енергия. Но само можем да бъдем благодарни, понеже ако беше заложила максимална ефективност - всички листа щяха да бъдат черни. За сегашните стандарти, базиран на милиони години еволюция окъпана в зелено - светът щеше да е депресиращ. Но именно тези милиони години еволюция са предопределили, че зеленото е нормалният цвят на светът около нас. В сумрак, нашите очи са еволюирали да различават най-много детайли именно в зелената част на спектъра. 

Зеленото се възприема като успокояващо, може би именно заради това че сме еволюирали в такава среда.

Червена и инфрачервена светлина

Докато пиша тази статия, често правих справка с Wikipedia и физични и физиологични страници. Имаше и такива дето свързват цветовете с лекуване и психологичният ефект върху мозъкът. Но аз се ограничавам само до електромагнитните спектри, т.е цветовете, който са ме впечатлили, и които мисля с определена доза и интензитет могат да повлияят на ежедневието и здравето.

Станало е ясно, че митохондриите са ми любима тема, понеже вярвам, че са в основата на здравето, красотата и дълголетието. Наистина са магически малки заводи за енергия. Ако човек има повече такива малки заводи, той е по-енергичен, има нужда от по малко сън, може да яде повече и да е слаб, да е физически активен и т.н. Обратното също е вярно, като се смята, и аз го вярвам, че основната причина нашият жизнен път да има край е именно криза в производството на енергия.

Е.. митохондрията се храни с пируват и кислород и отделя вода, въглероден диоксид и мноооого био енергия под формата на АТФ. Истинска магия е процесът на това производство на енергия. Първо се завърта една поредица от биохимични реакции, наречени цикъл на Кребс, след това заредени елетрони се пускат да се търкалят по елтрон транспортна верига, и накрая протонен градиент кара водородни ядра да завъртат комплекс от молекули наречен АТФ Синтаза, които подобно на малко роторно моторче сглобява АТФ. Всеки един от тези процеси си е интересна и голяма тема сама за себе си, но да оставим биолозите и биохимиците да я изучават.

Важното е, че тези три процеса са скачени като на конвейер, за да се получи накрая използваема био енергия. Червената и инфрачервената светлина са със най-голяма дължина на вълната. Това означава, че те лесно могат да навлязат на няколко сантиметра под кожата. И обратното ултравиолетовата е с най-къса дължина на вълната, и  афектират едва няколко слоя клетки под кожата (и лесно се блокират само един тънък слой слънце защитен крем).

Това означава, че червената и инфрачервената светлина имат терапевтично действие дълбоко навътре в организма. И това действие се смята, че е във подпомагане на веригата за транспорт на електрони. Именно този електрон транспортен процес се подпомага и от ензима кокютен (CoQ10). Затова и на възрастни хора се препоръчва като хранителна добавка. Затова и неминуемо човек изпада в еуфория след ден на плажа със печене на слънцето и къпане в прохладна вода. Тялото е заредено с енергия и настроението е приповдигнато, не само от свободата на почивката, но и от подобреното производство на енергия на биохимично ниво.

В заключение

Цветовете освен изразено биохимично влияние имат и определени естетически и психологически ефекти върху човека. В тази статия съм писал за цветовете, които са ми известни, че имат определено влияние върху биологията на живите организми. Например ултравиолетовата е високо енергетична и избива всички видове бактерии, но същевременно е един от начините за производство на витамин Д. Синята светлина има роля върху съня през нощта, и активността на мозъка през деня. Червената и инфрачервената енергизира и подобрява работата на митохондриите.

И разбира се, както винаги, да спомена, че мислите, разсъжденията и обобщенията са мои.. и въпреки, че съм се постарал информацията да е вярна и поднесена любопитно - може някои параграфи, твърдения или заключения да се окажат неверни.

Vasil Karpachev

Мненията изразени в статиите са само моя гледна точка. Въпреки, че искренно се старая информацията да е правилна и вярна, "правилната" гледна точка не е само една. А най-вероятно в някои случаи греша.

0 коментара: