Тайны вещей. Вены

      Для меня всегда было загадкой, почему выступающие под кожей
вены имеют голубой цвет. Пытался найти ответ в литературе, но то ли
не слишком настойчиво искал, то ли об этом мало пишется, но не
нашел. Пытался размышлять самостоятельно, но тоже как - то не
сложилось. Месяц назад скачал с интернета книжку, которая, как мне
думалось, может иметь для меня интерес. Скачал, и даже не смотрел
ее. И вот сегодня наткнулся на нее на жестком диске и решил
заглянуть в нее. И о чудо! На первых же случайным образом
открытых страницах (40-41) объясняется почему вены имеют голубой
цвет! Книга называется ,,Революция в зрении. Что, как и почему мы
видим на самом деле(Элементы)''. Автор Чангизи М. Марк Чангизи —
ученый и известный популяризатор науки. Занимается
нейробиологией и когнитивистикой. Живет в США.
Прежде чем поведать, что же говорит о венах в своей книге Марк
Чангизи, попробую сформулировать, какие мысли приходили мне
самому в голову по поводу синего цвета вен. Первое — в венах течет
кровь, в которой повышенное содержание углекислого газа и
пониженное содержание кислорода. Мы все знаем, что алый цвет
артериальной крови придает кислород, содержащийся в эритроцитах.
Также знаем, что венозная кровь темно- красная из- за отсутствия в
ее эритроцитах кислорода. Но вот какой цвет эритроцитам придают
молекулы углекислого газа, ведь углекислый газ переносится тоже
эритроцитами ?! Синий? Возможно, возможно... Может быть сами
стенки вен имеют синий цвет?! Как -то не верится... И вообще
хочется копнуть глубоко — на уровне молекул, атомов и фотонов
света. Вот небо имеет голубой цвет, и физика объясняет нам, что
лучи света видимого спектра, кроме синего цвета поглощаются
молекулами воздуха, а вот лучи синего света не
поглощаются, а только многократно отражаются и рассеиваются. А
чем же таким особенным отличаются синие и фиолетовые части
спектра от других, красного , желтого и т. д.? Отличаются они тем,
что находятся на краю спектра видимых лучей, (дальше уже идет
ультрафиолет) и частота эл.магнитных волн у них в видимом спектре
наибольшая. Энергия же фотонов напрямую зависит от частоты, чем
больше частота, тем выше энергия фотона. По моим рассуждениям
получалось, что только фотоны синего и фиолетового цветов света,
обладающие наибольшей энергией в видимом спектре могли
проникнуть сквозь кожу и стенку вены, отразится от эритроцитов
насыщенных углекислым газом, и пройти в обратном направлении
сквозь стенку вены и затем кожу. Оказалось, что я глубоко
заблуждался!!! Как раз все обстоит наоборот, но об этом ниже! И
попасть к нам в глаз на палочки и колбочки. Но сомнения меня
одолели — уж больно много надо пройти фотонам: кожу; стенку
вены;стенку вены; кожу. Причем, как известно, стенка вены состоит
из нескольких слоев.
Марк Чангизи в книге сказал главное для меня — цвет коже
придает кровь, находящаяся в коже. И эта фраза заставила меня вновь
задуматься над вопросом, почему мы видим вены голубыми. По
Марку, все цвета, которые может иметь кожа — это заслуга крови. В
зависимости от ситуации кожа человека может приобрести цвета:
красный; желтый; зеленый; синий; фиолетовый, багровый;
белый(бледный). В книге говорится: ,,Объяснить это странное
свойство нам поможет кровь, точнее, два связанных с ней показателя:
а) кровоснабжение кожи; б) концентрация кислорода в крови. Как мы
видим , наше цветное зрение способно оценивать оба эти параметра.
Но как именно влияет на цвет кожи их изменения? Если количество
крови под кожей ниже нормы, кожа выглядит желтоватой. Если
подкожной крови больше, чем обычно, кожа выглядит синеватой.
Если содержание кислорода в крови повышено, кожа выглядит
красноватой. А если оксигенация крови ниже нормы, кожа выглядит
зеленоватой''.
Знаете, что мне хочется сказать по поводу приведенной цитаты?!
Как говорил, Станиславский — Не верю! Чему именно не верю? А
вот этой строчке - ,,Если подкожной крови больше, чем обычно, кожа
выглядит синеватой''. Наверное, Марк никогда не ходил в баню, тогда
бы он знал, что от высокой температуры у человека расширяются
капилляры и крови под кожей становится больше и кожа приобретает
красный цвет! Ну, в самом деле, в бане же у человека не
увеличивается содержание кислорода в крови, как в следующей
строчке, где объясняется, что если содержание кислорода в крови
повышенно, то кожа выглядит красноватой!
Еще хочу сказать, когда человек сильно замерзает, то бывает
говорят - Ну, ты весь посинел от холода! Что при сильном
переохлаждении происходит? Сосуды испытывают спазм, сужаются,
и к коже поступает меньше крови. Меньше, а не больше, как говорит
Марк. Наверное, здесь будет к месту объяснить физиологические
причины появления румянца на щеках при легком морозце, и
побелевшую кожу при сильном замерзании. Это общеизвестно, но
скажу. При легком замерзании кожи лица организм человека
усиливает кровообращение под кожей, а при сильном замерзании
организм отводит кровь от кожи, чтобы обогреть внутренние органы,
жертвуя при этом кожей...
Неплохо, на мой взгляд было бы вспомнить и посинение губ у
человека с сердечной недостаточностью. Количество крови тут,
видимо, остается прежним, уменьшается содержание кислорода в
крови, но при этом еще и увеличивается содержание углекислого газа
в артериальной крови!
На мой взгляд также было бы неплохо для понимания того, что
происходит при изменении цвета кожи обратиться к такому явлению,
как синяк. На мой взгляд, если румянец на щеках и покраснение кожи
после бани можно объяснить приливом крови в подкожные сосуды и
полупрозрачностью кожи, через которую они просвечивают, то синяк
совсем другое дело. Здесь действительно, на мой взгляд, происходит
окрашивание кожи. Окрашивание кожи кровью, попавшей в
межклеточные пространства кожи. Сначала при ушибе при
нарушении структуры тканей в межклеточное пространство попадает
свежая кровь, еще богатая кислородом, поэтому на самом первом
этапе мы видим покраснение кожи. Далее содержание кислорода в
крови (эритроцитах) падает, а содержание углекислого газа
увеличивается и мы видим уже припухлость синего цвета. Затем с
течением времени гемоглобин начинает разлагаться, и продукты
распада дают зеленые и желтые цвета.
Далее можно в книге Чанзини прочитать... ,,Вы видите, что ваши
вены синевато-зеленые, но на самом деле они лишь кажутся, вам
таковыми на фоне кожи обычного цвета. Если бы вы посмотрели на
вену через крохотное отверстие, или узкую щель чтобы видно было
только вену, и больше ничего, она не смотрелась бы синевато-
зеленой.. Ее цвет показался бы вам в той или иной степени близким к
телесному (то есть персиковым, бежевым и так далее). Вена
отличается от ее фона потому, что она немного синее и зеленее, и
этого достаточно, чтобы мозг воспринял ее как синевато-зеленую''.
Что тут можно сказать?! Конечно, фон, всего скорее,
действительно влияет(вообще -то в литературе можно найти
информацию, что фон влияет в первую очередь на яркость!), но тем
не менее Марк Чангизи сперва убежденно говорил, что цвет кожи
определяется кровью. И еще мне кажется, что Марк маловато
говорит об углекислом газе, содержащемся в эритроцитах венозной
крови. Марк еще многое говорит о венах на этих страницах(40-43), и
если читателю интересна данная тема, то он может удовлетворить
свое любопытство.
Ну, что же спасибо Марку. Но будем думать и сами...
28.05.2022 г.
Что же... Продолжил думать... Мне кажется, что Марк
Чанзини не там ищет. По моему глубокому убеждению ответ надо
искать в физике! И поскольку я считаю себя человеком, который что-
то понимает в физике, то попробую сейчас это сделать. Кое -какие
наработки в этом плане у меня были сделаны и ранее. Это вопросы
поглощения и отражения света различными материалами и
веществами. Видимый спектр солнечного света — это
электромагнитные волны в интервале длин волн от
380нм(фиолетовый) до 780 нм(красный). (нм — это нанометры, нано-
означает десять в минус девятой степени). 780 нм соответствуют
красному цвету, 380 нм фиолетовому. Фиолетовый цвет имеет самую
меньшую длину волны в видимом спектре, и самую большую частоту,
а следовательно самую большую энергию у фотонов. Напомню- свет
имеет двойную природу — волновую и корпускулярную. Фотоном
называется квант(частица) света. Фотоны из синей части спектра
имеют чуть меньшую энергию, по сравнению с фотонами фиолетовой
части спектра. Фотоны ультрафиолетовой части спектра (которую
глаз человека не видит) имеют энергию большую, чем энергия
фотонов фиолетовой части спектра, поэтому проникая в ткани ,
оказывают наиболее сильное воздействие на них, что является
опасным.
Сегодня мне пришла в голову мысль — А вы никогда не
задумывались почему у человека не бывает глаз фиолетового цвета?!
Бывают синие, зеленые, карие , желтые... На мой взгляд ответ
очевиден. Если энергия фотонов синего цвета еще допустима для
тканей глаза, то энергия фотонов фиолетового цвета уже нет, и эти
фотоны поглощаются пигментами радужки. И мы не видим радужки
фиолетового цвета. Кстати, в этом году мне довелось узнать, что
хрусталик в глазе выполняет не только функцию фокусирования, но и
функцию задержания, захвата фотонов ультрафиолетовой части
спектра солнечного цвета. Разумеется, пигменты радужки тоже
выполняют функцию задержания и захвата фотонов ультрафиолета.
Именно этим объясняется факт того, что у южных людей глаза
преимущественно черного цвета. Ткани организма черного цвета
наиболее эффективно захватывают и задерживают фотоны
ультрафиолета. Именно поэтому и кожа у южных людей более
темного цвета.
1. По размышлению, я пришел к выводу, что в случае с
венами, фотоны синего цвета света все-таки проходят
сквозь кожу и стенку вены и попадают на эритроциты
насыщенные углекислым газом. (Кстати, для особо
придирчивых, да и просто очень интересно — оказывается,
что гемоглобином переносится только 5-15% углекислого
газа; в виде химически связанного в бикарбонатах в плазме
-80-90% и физически растворенном виде — 5-10% ). Далее
фотоны отражаются от эритроцитов и идут в обратном
направлении — через стенку вены, через кожу и попадают
в глаз человека. А вот с фотонами фиолетового света дело
обстоит посложнее... Казалось бы, что обладая энергией
большей, чем у фотонов синего диапазона спектра , они с
легкостью должны пройти кожу и стенку вены. Но похоже,
не тут — то было. Это может быть объяснено тем, что
различные материалы и вещества по разному поглощают
фотоны различных диапазонов видимого спектра. Это
известный факт из физики. Сначала передо мною стоял
вопрос — где же все-таки поглощаются фотоны
фиолетового диапазона спектра . Поглощаются они
гемоглобином в вене или поглощаются еще на пути к нему,
проходя сквозь кожу и стенку вены.
Существует довольно обширная литература по влиянию
солнечной энергии на кровь. Однозначно установлено, что большие
дозы солнечной энергии оказывают отрицательное влияние на кровь,
особенно это относится к коротковолновой части видимого цветового
спектра и, разумеется, само собой ультрафиолета. Надо полагать, что
если организмом еще допускается проникновение фотонов синей
части спектра, то в отношении фотонов фиолетовой части видимого
спектра (и ультрафиолета) организм поступает более сурово. Но
какую - то часть фотонов синего и фиолетового света ткани
организма допускают до крови, в малых количествах они организму
нужны. И по логике получается, что фотоны фиолетового света
должны задерживаться кожей и стенками вены. Хотелось найти
цифры, насколько глубоко лучи видимого спектра проникают в кожу.
Найти удалось маловато — Видимое излучение воздействует на
кожу(проникает на глубину 2,5 см) . Кожа неодинаково поглощает
видимые лучи. Красные лучи проникают на глубину 2,5 см в
количестве20%, фиолетовые до 1%. Если брать шире, то считается,
что инфракрасные лучи проникают в ткани организма на глубину до 3
см, видимый свет до 1см, ультрафиолетовые лучи — до 1мм.
Ультрафиолетовое облучение несет наиболее высокую энергию. По
своей химической активности оно значительно превосходит действие
лучей света видимого спектра. Возникает закономерный вопрос-
почему излучение с большей длиной волны проникает глубже в ткани
организма, несмотря на то что фотоны несут энергии тем меньше, чем
больше длина волны?! Это объясняется тем, что чем больше длина
волны, тем легче она огибает препятствия. В данном случае под
препятствиями, видимо , следует считать клетки и другие структуры
тканей организма.
В физике существуют такие термины, как спектр поглощения и
спектр излучения. Спектр излучения нас не интересует, так как
излучают нагретые тела. Тело человека нагрето не сильно (36, 6
градуса Цельсия), поэтому оно излучает только в инфракрасном
диапазоне, а этот диапазон нас не интересует. А вот термин спектр
поглощения определенно имеет отношение к нашему вопросу. Что
такое спектр поглощения? Тут нам на помощь приходит Википедия.
Читаем. ,,Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения
вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии
кванта и т. п.) излучения. Он связан с энергетическими переходами в
веществе, Для различных веществ спектры поглощения различны''.
Какое отношение имеет спектр поглощения к крови?! Самое
прямое. Пойдя по этому пути мне удалось найти в замечательной
книге ,,Биофизика на уроках физики''. (автор Ц. Б.
Кац)следующее: ,,Реакция между гемоглобином и кислородом
состоит в переходе гемоглобина (Hb) в оксигенированный гемоглобин
(HbO2) . Эта реакция проявляется в изменении цвета гемоглобина, его
спектра и поглощении кислорода. Для Hb общепринятое название —
восстановленный гемоглобин, а для HbO2 – оксигемоглобин.
Восстановленный гемоглобин в концентрированном растворе имеет
темно-вишневый цвет (в тонких слоях), а при большом разведении он
принимает зеленый оттенок. Оксигемоглобин при всех разведениях
сохраняет ярко-красный цвет. Изменение цвета венозной крови при
ее артериализации обусловливается различием в оптических
свойствах восстановленного гемоглобина и оксигемоглобина. Их
различие обнаруживается спектральным анализом. В спектре
поглощения оксигемоглобина, соответствующего раствору в воде
насыщенной кислородом крови, имеется две полосы поглощения в
желтой(589-577мкм) и зеленой (556-536мкм) частях, а также широкая
полоса в сине-фиолетовой части. Для спектра восстановленного
гемоглобина характерна одна полоса поглощения в желто- зеленой
части и менее широкая полоса в в сине- фиолетовой части. Для
карбосигемоглобина (гемоглобина, насыщенного углекислотой)
характерны две полосы поглощения в желто-зеленой части спектра
(579-564 и 548-530 мкм)''.
       Для нас наиболее важна последняя строчка. Переведя ее на
простой язык, можно сказать что спектр поглощения гемоглобином
насыщенным углекислотой, однозначно показывает, что в данном
случае не происходит поглощения гемоглобином фотонов синего
света(НО НЕТОЛЬКО СИНЕГО, НО И ЕЩЕ ОСТАЛЬНЫХ ЧЕТЫРЕХ ЦВЕТОВ СОЛНЕЧНОГО СПЕКТРА), а значит, что они отражаются и идут в обратном направлении
через стенку вены и кожу. Пять цветов(семь минус желтый и зеленый) складываясь дают синий(голубоватый) цвет!
      Таким образом, можно считать, найденное мною объяснение
подтвердилось в книге Ц. Б. Каца. (Очень толковый человек Кац
Цецилия Бунимовна!).
                29.05. 2022 г.