Grundlagen

 Die neue Technik „Biophotonik" wird seit gut zwanzig Jahren insbesondere in Japan in der Zusammenarbeit von Industrie, Universitäten und Staat mit Hunderten von Millionen gefördert. Hunderte von Patenten stehen zur Anmeldung bereit. Das Japanische Landwirtschaftsministerium setzt die Methode bereits vielfach ein, so zur Qualitätsanalyse von landwirtschaftlichen Produkten, der Optimierung von Aufzuchtbedingungen, der Frischhaltung. Der Begriff „Biophotonik" geht auf die Erfindung des deutschen Biophysikers Fritz-Albert Popp zurück, der 1976 an der Universität Marburg zusammen mit seinem Doktoranden Bernhard Ruth eine schwache Lichtemission aus biologischen Systemen entdeckte. Er wies nach, daß alle lebenden Organismen im sichtbaren Bereich des Spektrums (mindestens von 200 bis 800 nm) einzelne Photonen mit einer Gesamtintensität von einigen bis zu etwa hundert Photonen pro Sekunde und pro Quadratzentimeter Oberfläche des lebenden Systems ständig emittieren. Popp und Ruth deckten die Eigenschaften auf, die für das Verständnis und die Anwendung essentiell sind:
  1. Der Spektralverlauf der Biophotonen folgt nicht- wie die Wärmestrahlung - einer Boltzmann- Statistik (Bose-Einstein-Statistik), sondern einem Kontinuum, das im zeitlichen Mittel für alle Wellenlängen die gleiche Intensität aufweist.

  2. Die Wahrscheinlichkeit P(n, D t), eine bestimmte Zahl n von Photonen in einem vorgegebenen Meßzeitintervall D t zu messen, folgt einer Poissonstatistik
    (P(n,D t) = exp(-<n>) <n>n /n!, wobei <n> der Mittelwert der Photonenzahl im betreffenden Meßzeitintervall bedeutet).

  3. Jede vorher mit Licht angeregte lebende Probe klingt ungewöhnlich langsam ab, um dann kontinuierlich in die spontane Biophotonenemission überzugehen. Diese als „verzögerte Lumineszenz" bei Pflanzen entdeckte Erscheinung - die, wie Popp nachwies, auch für tierische Zellen zutrifft - zeigt die gleiche Spektralverteilung und die gleiche Poissonstatistik P(n,D t) wie die „spontane" Biophotonenemission. Die Intensität nach Anregung klingt nicht nach einer Exponentialfunktion exp (-g t) ab, mit t als Zeit nach Anregung undg als Abklingkonstante, sondern nach einer hyperbelartigen Funktion (1/t).

  4. Tote Organismen zeigen weiterhin charakteristische Eigenschaften der verzögerten Lumineszenz, nämlich eine breite Spektralverteilung, langes und hyperbelartiges Abklingverhalten und die Poisson-Statistik der Photonenzählrate. Allerdings ändern sich beim Übergang vom lebenden zum toten Organismus die Intensitäten und Abklingzeiten der verzögerten Lumineszenz stark. Tote Organismen strahlen im Gegensatz zu lebenden allerdings keine Biophotonen („spontane Photonen ohne äußere Anregung") mehr ab.

  5. Die Wellenlängen sowohl der verzögerten Lumineszenz als auch der Biophotonen sind untereinander gekoppelt: Die Intensitäten verschiedener Wellenlängen über dem gesamten Spektralbereich zeigen das gleiche Abklingverhalten. Sie können nicht unabhängig voneinander angeregt werden.


    Literatur hierzu:

    B.Ruth und F.A. Popp: Z.Naturforsch. 31c (1976), 741-745.

    F.A.Popp: Coherent Photon Storage in Biological Systems. In: F.A.Popp, G.Becker, H.L.König and W.Peschka (eds.), Electromagnetic Bio-Information. Urban & Schwarzenberg, München 1979.

    F.A.Popp, B.Ruth, W.Bahr, J.Böhm, P.Grass, G.Grolig, M.Rattemeyer, H.G.Schmidt and P.Wulle: Collective Phenomena (Gordon &Breach) 3 (1981), 187-214.

  6. In einer späteren Arbeiten belegte der Doktorand M. Rattemeyer die von Popp aufgestellte Hypothese, daß die DNA die wesentliche Quelle der Biophotonenemission ist.

    Rattemeyer, F.A.Popp and W. Nagl: Naturwissenschaften 68 (2981), 572-573.

  7. 1993 wiesen Popp und Li nach, daß die Biophotonen in Übereinstimmung zur Hypothese Popp`s von 1976 kohärent sind.

    F.A.Popp and K.H.Li: Int.J.Theor.Phys.32 (1993), 1573-1583.

Heute gibt es weltweit aus renommierten Forschungs- und Universitäts-Instituten in reputierten Fachzeitschriften Hunderte von Publikationen über Biophotonen. Die Ergebnisse Popp`s und seiner Mitarbeiter wurden voll bestätigt. Es gibt keine seriöse Arbeit, die auch nur eine dieser grundlegenden Ergebnisse 1.-7. widerlegt. Auf diese Ergebnisse aufbauend, hat sich besonders in Japan, aber auch in einer von Popp gegründeten Entwicklungsfirma die „Biophotonik" als neuer Zweig zerstörungsfreier Analytik entwickelt.

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Neueste Literatur:

F.A.Popp et. al: Recent Advances in Biophoton Research and Its Applications. World Scientific, Singapore - London, 1992.

Ho, M.W., F.A. Popp and U. Warnke (eds): Bioelectrodynamics and Biocommunication. World Scientific, London-Singapore 1994.

Beloussov, L. and F.A. Popp (eds.): Biophotonics. International Conference on the Moscow State University 1994. Bioinform Services, Russia 1995.

Chang, J., J. Fisch and F.A. Popp (eds.): Biophotons. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-London 1998.

Popp, F.A.: Biophotonik - Eine nichtinvasive Methode zur Analyse der Lebensmittelqualität. In: Zerstörungsfreie Qualitätsanalyse. Vortragstagung der Deutschen Gesellschaft für Qualitätsforschung. Schriftenreihe der TU München, Freising- Weihenstephan 1999.

Dürr, H.P., F.A. Popp und W. Schommers (Hrsg.): Elemente des Lebens. Naturwissenschaftliche Zugänge - Philosophische Positionen. Die Graue Edition. Prof. Dr. Alfred Schmidt-Stiftung. Zug/Schweiz, 2000.

Dürr, H.P., F.A. Popp und W. Schommers (eds.): externer LinkWhat is Life? Scientific Approaches and Philosophical Positions.World Scientific, London-Singapore 2002.

F.A. Popp and L. Beloussov (eds.): externer LinkIntegrative Biophysics, Biophotonics. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/The Netherlands, 2003

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