Большая Советская Энциклопедия (ОБ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 24

  Нарушения О. в. выражаются в недостаточном или избыточном накоплении веществ, участвующих в обмене, в изменении их взаимодействия и характера превращений, в накоплении промежуточных продуктов О. в., в неполном или избыточном выделении продуктов О. в. и в образовании веществ, не свойственных нормальному обмену. Так, диабет сахарный характеризуется недостаточным усвоением углеводов и нарушением их перехода в жир; при ожирении происходит избыточное превращение углеводов в жир; подагра связана с нарушением выделения из организма мочевой кислоты. Избыточное выделение с мочой мочекислых, фосфорнокислых и щавелевокислых солей может привести к выпадению этих солей в осадок и к развитию почечнокаменной болезни. Недостаточное выделение ряда конечных продуктов белкового обмена вследствие некоторых заболеваний почек приводит к уремии. Накопление в крови и тканях ряда промежуточных продуктов О. в. (молочной, пировиноградной, ацетоуксусной кислот) наблюдается при нарушении окислительных процессов, расстройствах питания и авитаминозах; нарушение минерального обмена может привести к сдвигам кислотно-щелочного равновесия. Расстройство обмена холестерина лежит в основе атеросклероза и некоторых видов желчнокаменной болезни. К серьёзным расстройствам О. в. следует отнести нарушение усвоения белка при тиреотоксикозе, хроническом нагноении, некоторых инфекциях; нарушение усвоения воды при диабете несахарном, солей извести и фосфора при рахите, остеомаляции и др. заболеваниях костной ткани, солей натрия — при аддисоновой болезни.

  Диагностика нарушений О. в. основывается на исследовании газообмена, соотношения между количеством того или иного поступающего в организм вещества и выделением его, определении химических составных частей крови, мочи и др. выделений. Для изучения нарушений О. в. вводят изотопные индикаторы (например, радиоактивный йод — главным образом ¹³¹I — при тиреотоксикозе). Лечение нарушений О. в. направлено главным образом на устранение причин, их вызывающих. См. также«Молекулярные болезни», Наследственные заболевания и литературу при этих статьях.

  С. М. Лейтес.

Обмен телеграфный

Обме'н телегра'фный, суммарное количество телеграмм, принятых за определённый промежуток времени (час, сутки, месяц и т.д.) по какой-либо линии телеграфной связи, каким-либо предприятием связи или всей телеграфной сетью. Наибольший суточный О. т. — в дневной период (от 12—14 часов до 18—20 часов), наименьший — в ночной (от 23 часов до 7—8 часов следующих суток); дни наименьшего обмена — суббота, воскресенье и понедельник (в воскресенье О. т. составляет примерно половину среднесуточного О. т. за неделю); месяцы повышенного О. т. — апрель, июль, август, ноябрь и декабрь.

Обменное взаимодействие

Обме'нное взаимоде'йствие, специфическое взаимное влияние одинаковых, тождественных, частиц, эффективно проявляющееся как результат некоторого особого взаимодействия. О. в. — чисто квантовомеханический эффект, не имеющий аналога в классической физике (см. Квантовая механика). Вследствие квантовомеханического принципа неразличимости одинаковых частиц (тождественности принципа) волновая функция системы должна обладать определенной симметрией относительно перестановки двух одинаковых частиц, т. е. их координат и спинов: для частиц с целым спином —бозонов — волновая функция системы не меняется при такой перестановке (является симметричной), а для частиц с полуцелым спином — фермионов — меняет знак (является антисимметричной). Если силы взаимодействия между частицами не зависят от их спинов, волновую функцию системы можно представить в виде произведения двух функций, одна из которых зависит только от координат частиц, а другая — только от их спинов. В этом случае из принципа тождественности следует, что координатная часть волновой функции, описывающая движение частиц в пространстве, должна обладать определённой симметрией относительно перестановки координат одинаковых частиц, зависящей от симметрии спиновой функции. Наличие такой симметрии означает, что имеет место определённая согласованность, корреляция, движения одинаковых частиц, которая сказывается на энергии системы (даже в отсутствие каких-либо силовых взаимодействий между частицами). Поскольку обычно влияние частиц друг на друга является результатом действия между ними каких-либо сил, о взаимном влиянии одинаковых частиц, вытекающем из принципа тождественности, говорят как о проявлении специфического взаимодействия — О. в. Возникновение О. в. можно проиллюстрировать на примере атома гелия (впервые это было сделано В. Гейзенбергом в 1926). Спиновые взаимодействия в лёгких атомах малы, поэтому волновая функция Y двух электронов в атоме гелия может быть представлена в виде:

Y = Ф (r₁, r₂)c(s₁, s₂), (1)

где Ф (r₁, r₂) — функция от координат r₁, r₂ электронов, а c(s₁, s₂) — от проекции их спинов s₁, s₂ на некоторое направление. Т. к. электроны являются фермионами, полная волновая функция y должна быть антисимметричной. Если суммарный спин 5 обоих электронов равен нулю (спины антипараллельны — парагелий), то спиновая функция c антисимметрична относительно перестановки спиновых переменных и, следовательно, координатная функция Ф должна быть симметрична относительно перестановки координат электронов. Если же полный спин системы равен 1 (спины параллельны — ортогелий), то спиновая функция симметрична, а координатная — антисимметрична. Обозначая через y_п (r₁), y_п' (r₂) волновые функции отдельных электронов в атоме гелия (индексы n, n' означают набор квантовых чисел, определяющих состояние электрона в атоме), можно, пренебрегая сначала взаимодействием между электронами, записать координатную часть волновой функции в виде:

для случая S = 1, (2)

для случая S = 0 (2')

(множитель

 введён для нормировки волновой функции). В состоянии с антисимметричной координатной функцией Ф_а ср. расстояние между электронами оказывается бо'льшим, чем в состоянии с симметричной функцией Ф_S; это видно из того, что вероятность |Y|² = |Ф_а|² |c_S|² нахождения электронов в одной и той же точке r₁= r₂ для состояния Ф_а равна нулю. Поэтому средняя энергия кулоновского взаимодействия (отталкивания) двух электронов оказывается в состоянии Ф_аменьшей, чем в состоянии Ф_S. Поправка к энергии системы, связанная с взаимодействием электронов, определяется по теории возмущении и равна:

  Е_В3= К ± А, (3)

где знаки ± относятся соответственно к симметричному Ф_S и антисимметричному Ф_а координатным состояниям,

 (4)

(dt = dxdydz — элемент объёма). Величина К имеет вполне наглядный классический смысл и соответствует электростатическому взаимодействию двух заряженных «облаков» с плотностями заряда еçy_n (r₁)ç² и еçy_n¢(r₂)ç². Величину А, называется обменным интегралом, можно интерпретировать как электростатическое взаимодействие заряженных «облаков» с плотностями заряда еy_n*(r₁)y_n¢(r₁) и еy_n¢*(r₁)y_n¢(r₂) y_n (r₂), т. е. когда каждый из электронов находится одновременно в состояниях y_n и y_n¢ (что бессмысленно с точки зрения классической физики). Из (3) следует, что полная энергия пара- и ортогелия с электронами в аналогичных состояниях отличается на величину 2А. Т. о., хотя непосредственно спиновое взаимодействие мало и не учитывается, тождественность двух электронов в атоме гелия приводит к тому, что энергия системы оказывается зависящей от полного спина системы, как если бы между частицами существовало дополнительное, обменное, взаимодействие. Очевидно, что О. в. в данном случае является частью кулоновского взаимодействия электронов и явным образом выступает при приближённом рассмотрении квантовомеханической системы, когда волновая функция всей системы выражается через волновые функции отдельных частиц (в частности, в приближении Хартри — Фока; см. Самосогласованное поле).