Текст книги "Чего не знает современная наука"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 17 (всего у книги 38 страниц)

Вода, которая находится на поверхности Земли и над ней – в атмосфере – также непрерывно движется. И это ее движение вызывает особый интерес у ученых. Следует сказать, что вода вообще как обязательное условие жизни на Земле – один из самых притягательных объектов для исследования. По мнению В. В. Вернадского, русского натурфилософа конца XIX – начала XX вв., вода не только дарует жизнь, но сама есть жизнь. И хотя современные ученые пока не приходят к единому мнению по поводу того, почему это именно вода, но в поиске жизни на других планетах они ищут в первую очередь воду.

Жизнь есть движение

Что же такое вода? Это движение или покой, хаос или порядок? Сегодня у ученых складывается довольно любопытная картина. Сама молекула воды как химическое соединение, включающее в себя атом кислорода и два атома водорода, открыта всего лишь чуть более ста лет назад. Раньше считалось, что вода – это такой химический элемент. Но исследования воды привели к еще более интересным результатам. Оказывается, что та вода, которую мы реально видим и пьем, не является простой смесью молекул, скорее это субстанция сложной структуры. С одной стороны, вода – это отдельные молекулы и их небольшие комплексы, в которых молекулы воды соединены на мгновение в так называемые «мерцающие» кластеры. С другой стороны, природная вода – это достаточно устойчивые структуры, состоящие из нескольких десятков или даже сотен молекул, которые «живут» вместе несколько часов или даже суток.

Еще одна особенность воды связана с ее энергетической активностью. Оказалось, что в природе есть множество механизмов, которые позволяют воде «быть в тонусе». Природная вода активна, когда падает и разбивается на множество капель, как это происходит с пенящейся и бьющейся о скалы морской водой. Во время грозового дождя вода также «активизируется». Мы ощущаем это, вдыхая после грозы наполненный свежестью воздух. Сегодня для ученых не секрет, что вода, проходящая через земные поры, приобретает структурированную природу и также переходит в активное состояние. Проходя фазовые переходы таяния, испарения, конденсации и опять замерзания, вода очищается от всевозможных примесей и естественным образом обретает «первозданное» состояние, некоторый баланс между порядком и хаосом. И это позволяет утверждать, что вода, чтобы наполнять все жизнью, сама пребывает в постоянном движении, проходя через цепочку трансформаций

Теряя, приобретаешь!

Природа всеми своими непрерывными трансформациями подталкивает к однозначному выводу: изменения неизбежны, как неизбежна эволюция. И так как человек – это и результат эволюции, и ее непосредственный участник, то, пожалуй, естественнее жаждать изменений, чем молить о покое! Тем более что мудрые точно знают: «отдавая – получаешь» и «приобретаешь – только потеряв».

Елена Белега, канд. физ. – мат. наук

Жизнь Вселенной и кризисы

Как правило, все мы боимся кризисов. Связываем с этим понятием обесценивание наших зарплат, потерю социальной защищенности, готовимся «затянуть пояса» и вообще замереть и переждать – ничего не покупать, ничего не продавать. Считаем, что кризис – это плохо, связываем с ними катастрофы, в которых исчезает что-то привычное и удобное, и мечтаем о том, чтобы их не было, а все бы так плавно развивалось «от хорошего к лучшему».

А между тем крюк; в переводе с греческого – «решение, поворотный пункт». Это этап в развитии системы, в котором прежние, привычные способы продвижения вперед оказываются устаревшими и требуют замены. Это время поисков новых решений, новых моделей развития, более соответствующих настоящему моменту. И в этом смысле кризисы оказываются непременным условием эволюции.

Обычно кризисы связывают с переломными моментами жизни общества и человека. Мы говорим о кризисах политических и экономических, экологических и биосферных, о кризисах научных представлений, возрастных и т. п. Однако история Вселенной тоже может рассматриваться как череда кризисов, связанных с крупными перестройками форм жизни, и эти перестройки изменяют характер, направленность и скорость эволюции Вселенной.

Рождение Вселенной. Это один из самых загадочных моментов истории Вселенной. На основании наблюдений за космосом был сделан вывод, что около 13 миллиардов лет тому назад произошло событие, давшее начало всему, что мы сейчас называем Вселенной, – галактикам, туманностям, звездам и межзвездному веществу, планетам, и в том числе Земле, и жизни, развившейся на ней. И хотя о причинах этого события, называемого «Большим Взрывом», сейчас существует несколько гипотез, ясно одно: в этот момент возникло новое состояние, не существовавшее прежде, возникло пространство и время Вселенной, появилась энергия в невообразимом количестве – ее было достаточно, чтобы потом образовалась все вещество Вселенной. Рождение Вселенной – явление катастрофическое, хотя и происходящее в очень малой пространственной области, порядка 10^-33 см. Оно привело к перестройке реальности и может быть названо первым кризисом в истории Вселенной.

Интересно, что в результате Большого Взрыва родилась Вселенная с такими параметрами, при которых ее развитие привело к возникновению нашей Солнечной системы, планеты Земля и жизни на ее поверхности. Этот факт весьма примечателен, так как теоретические расчеты показывают, что незначительное изменение параметров Вселенной, таких как константы взаимодействий, размерность пространства-времени и др., делают невозможным возникновение разумной жизни. А значит, в начальный момент Вселенной удалось пройти сквозь «угольное ушко» возможностей так, чтобы породить жизнь и разум.

Однако жизни и разуму предстояло пройти еще множество испытаний, прежде чем получить те формы, которые мы имеем сейчас на нашей планете.

Барионная асимметрия. Сейчас мы знаем, что встреча частицы и античастицы порождает энергию, пропорциональную массам встречающихся частиц. Обратный процесс шел при рождении Вселенной: энергия, выделившаяся в момент Большого Взрыва, превращалась в частицы вещества – причем так, что количество (масса) рожденного вещества равнялось количеству (массе) антивещества. Однако сейчас изученная часть Вселенной состоит из вещества, что позволяет предположить, что в какой-то момент по не ясным до конца причинам произошел сбой в этом балансе, иначе взаимные превращения вещества (массы) в энергию шли бы бесконечно. «Кризис», благодаря которому возникли кирпичики вещества Вселенной, был успешно преодолен.

Почему зажигаются звезды. В окружающем нас мире сложные структуры, предоставленные самим себе, постепенно разрушаются, температуры выравниваются и все движется к равновесию, покою – «смерти». По схожему сценарию шло развитие рожденного вещества. После серии превращений, связанных с расширением и остыванием Вселенной, примерно через 100 миллионов лет после Большого Взрыва, ее вещество остыло до 80 градусов по шкале Кельвина и состояло в основном из нейтральных атомов водорода и гелия, которые заполняли возникшее пространство. Однако равномерное распределение вещества не могло долго существовать: каждый атом по законам гравитации притягивает к себе окружающие и сам притягивается к ним. Материя за счет сил тяготения стала стягиваться в более плотные сгустки, которые все более уплотнялись, сжимались, разогревались: температура в их центре достигла таких значений, при которых стал возможен термоядерный синтез. Так зажглись первые звезды, в недрах которых шел синтез более сложных ядер (однако не тяжелее железа), в том числе углерода, ставшего позднее основой биологической жизни на Земле.

Взрывы сверхновых. Жизнь звезды не вечна, и в зависимости от ее массы рано или поздно заканчивается. Звезды массой менее половины массы Солнца постепенно угасают, сжимаются и превращаются в красных карликов. Звезды среднего размера (до 3,5 массы Солнца) свою жизнь заканчивают образованием газового облака, в состав которого входят, в частности, кислород и углерод, синтезированные звездой. Иногда жизнь звезды заканчивается образованием планетарной туманности, в центре которой имеется ядро звезды, в котором термоядерные реакции уже не идут, и оно превращается в гелиевый белый карлик.

Более тяжелые звезды могут закончить свой век взрывом колоссальной силы – они называются взрывами сверхновых звезд. Энергии взрыва достаточно для синтеза химических элементов тяжелее железа – они разносятся в межзвездном пространстве и могут стать материалом для формирования новых звезд и их планет.

Так, через кризисы, разделяющие «жизнь» и «смерть» звезд, рождается материал для новых объектов Вселенной, в том числе планет, несущих биологическую и разумную жизнь.

Рождение жизни. Биологи считают, что о возникновении жизни и начале ее эволюции можно говорить с того момента, как органические молекулы собрались в структуры, которые стали воспроизводить самих себя. Однако на вопросы, как и почему возникли эти молекулы, почему они смогли собираться в структуры, давшие начало живым организмам, какие условия нужны для этого, до сих пор нет однозначного ответа. Нет даже общепринятого определения жизни, так что и сама жизнь, и ее происхождение остаются таинством, то есть тем вопросом, исчерпывающий ответ на который, видимо, никогда не будет получен. И тем не менее это поразительное по своей сложности явление – живые организмы и их сообщества – существует вокруг нас, живет и развивается.

Устройство органической жизни чрезвычайно сложно. Чтобы проиллюстрировать это, Фред Хойл, британский астроном и популяризатор науки, вычислил вероятность случайного возникновения простейшего одноклеточного организма, модели, не существующей в природе. Воображаемая модель Хойла обладала ДНК, способной создавать 400 протеинов, реальная же бактерия может производить тысячи. Эта вероятность по его расчетам оказалась равной 10^-57800! Столь малое число невозможно даже вообразить. Чтобы получить хоть какое-то представление о невероятности такого случайного события, заметим, что число протонов (мельчайших кирпичиков атомных ядер) во Вселенной оценивается числом 10⁸⁰. То есть вероятность случайного выбора какого-либо заранее отмеченного протона – всего лишь 10^-80, но она больше вероятности случайной сборки живой клетки в 10⁵⁷⁷²⁰ раз.

Рождение живой клетки является важнейшим рубежом, разделяющим две эпохи существования нашей планеты – «добиологическую» и «биологическую». В «биологической» эпохе возникают новые, не существовавшие прежде модели и правила поведения материи – правила жизни. Материя как будто учится существовать в новых формах, нащупывая наиболее эффективные пути эволюции и закрепляя свой опыт в механизмах наследования.

Интересно, что жизнь возникла практически сразу же после того, как наша планета остыла до такой температуры, в которой смогла появиться и поддерживаться органическая жизнь. По оценкам ученых, возраст Земли около 4,5 миллиардов лет, а следы жизни в виде сложных клеточных структур находят в древнейших осадочных породах в юго-западной части Гренландии, возраст которых оценивается в 3,86 миллиарда лет.

Жизнь. Эволюция и революции. История живых организмов тоже может быть рассмотрена как череда кризисов, за три с половиной миллиарда лет изменившая облик живых существ от простейших одноклеточных до человека. Причем в этих кризисах одинаково важная роль принадлежит как внутреннему состоянию живой материи, ее готовности к изменениям, так и внешним причинам, обусловленным состоянием планеты в целом и идущих на ней геологических процессов. Первый такой кризис произошел еще на самом раннем периоде зарождения жизни. Изменение газового состава атмосферы заставило первые протоорганизмы, еще обитавшие в воде, приспосабливаться к новой среде обитания и учиться осваивать энергию Солнца через фотосинтез. Благодаря фотосинтезу постепенно накапливался свободный кислород. Когда его содержания в атмосфере оказалось достаточно для образования озонового экрана, защищавшего поверхность Земли от губительного ультрафиолетового излучения, растительная жизнь вышла на сушу. Вслед за растительностью здесь появился и животный мир. Серьезную опасность для живых организмов представляли метеоритные атаки и вулканизм. Падение метеоритов и выбросы вулканов засоряли атмосферу огромным количеством пыли, она становилась менее прозрачной, поверхность планеты охлаждалась на 5–10 °C. Небесные тела, пролетая через атмосферу, вдобавок разрушали озоновый слой. Все это приводило к исчезновению целых видов организмов. Не менее опасными были и оледенения. Чередования периодов похолоданий и потеплений разрушали прежние и создавали новые экосистемы.

Новые испытания всему живому на Земле начались в эпоху неолита (примерно 10 тыс. лет назад) и связаны были с деятельностью человека, причем тяжесть этих испытаний с течением времени все растет. Именно человек становится в последнее время основной причиной изменения облика нашей планеты. Исчезновение лесов, истощение минеральных запасов, загрязнение атмосферы и поверхности земли – далеко не полный перечень сегодняшних экологических проблем, и вполне возможно, что живое на нашей планете закончит свою историю, насчитывающую уже три с половиной миллиарда лет, не преодолев тяжести нагрузки, которую на нее обрушил человек. Однако более возможным выглядит сценарий, при котором жизнь на планете сохранится, но исчезнут лишь некоторые виды – в том числе и человек.

Будем, однако, надеяться на разумность людей, которая позволяет предвидеть последствия представлений о природе как бездонной кладовой, из которой можно черпать ресурсы, не заботясь о будущем.

Рассуждая таким образом, мы видим историю Вселенной как чередование периодов спокойного развития и резких переходов (кризисов), в результате которых наш мир приобрел современный вид. Кризис – это своего рода экзамен, на котором проверяется способность форм жизни к дальнейшему существованию, их перестройка в соответствии с их внутренним состоянием и внешней обстановкой. И нет оснований считать, что череда этих экзаменов уже закончилась.

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Что ни век, то век железный

Почему наш век называется железным? Связано ли это с физическими свойствами металла? Возможно, знакомство с историей освоения железа, с его природой и символикой облегчит понимание нашего времени и нашего места в нем.

Железный век (начался около II–I тыс. до н. э.)

В археологии: исторический период повсеместного распространения железа как материала для изготовления оружия и орудий. Следует за каменным и бронзовым.

В индийской философии – Кали-юга: век тьмы, четвертый и последний период в цикле проявленного мира. Следует за Золотым, Серебряным и Бронзовым.

Платон в «Государстве» также рассказывает о четырех веках человечества.

Железный век. Это эпоха перемен, действия и двойственности. Там, где война, – это и жестокость, и героизм. Там, где личность, – это и культ эго, и яркая индивидуальность. Где свобода – это и полное непринятие закона, и абсолютная ответственность. Где власть – это и стремление к захвату и подчинению других, и умение «властвовать собой». Где поиск – это и жажда все новых удовольствий, и любовь к мудрости. Где жизнь – это и выживание, и Путь. Железный век – это этап движения из прошлого в будущее, от старого к новому. Это век, в который живет каждый из нас.

Часть первая, археологически-этимологическая

Железо называют металлом могущества цивилизаций. Исторически наступление железного века непосредственно связывают с открытием способа получения железа из руд, залегающих в недрах Земли. Но наряду с железом «земным» существует и его «небесный» собрат – железо метеоритного происхождения. Метеоритное железо химически чистое (не содержит примесей), а значит, и не требует трудоемких технологий их удаления. Железо в составе руд, напротив, нуждается в нескольких этапах очистки. О том, что первым человек узнал именно «небесное» железо, говорят и археология, и этимология, и распространенные у некоторых народов мифы о богах или демонах, сбросивших с неба железные предметы и орудия.

В Древнем Египте железо называлось би-ни-пет, что в буквальном переводе означает «небесная руда» или «небесный металл». Древнейшие образцы обработанного железа, найденные в Египте, сделаны из метеоритного железа (они датируются IV тыс. до н. э.). В Месопотамии железо именовали ан-бар – «небесное железо», в древней Армении – еркат, «капнувшее (упавшее) с неба». Древнегреческое и северо-кавказское названия железа происходят от слова sidereus, «звездный».

Первое железо – дар богов, чистое, легкое в обработке – использовалось исключительно для изготовления «чистых» ритуальных предметов: амулетов, талисманов, священных изображений (бусы, браслеты, кольца, очаги). Железным метеоритам поклонялись, на месте их падения создавали культовые сооружения, их растирали в порошок и пили как лекарство от многих недугов, носили с собой в качестве амулетов. Первое оружие из метеоритного железа украшалось золотом и драгоценными камнями и использовалось в погребениях.

Некоторые народы не были знакомы с метеоритным железом. Для них освоение металла началось с рудных месторождений «земного» железа, из которого они изготовляли предметы прикладного назначения. У таких народов (например, у славян) железо называлось по «функциональному» признаку. Так русское железо (южнославянское зализо) имеет корень «лез» (от «лезо» – «лезвие»). Немецкое название металла Eisen некоторые филологи производят от кельтского isara, означающего «крепкий, сильный». Ставшее международным латинское название Ferrum, принятое у романских народов, вероятно, связано с греколатинским fars («быть твердым»), которое происходит от санскритского bhars («твердеть»).

Часть вторая, практически-мистическая

«Прикладная» двойственность предметов, изготовляемых из железа, очевидна: это и орудие созидания, и оружие разрушения. Даже один и тот же железный предмет может быть использован с диаметрально противоположными целями. Согласно легендам, кузнецы древности умели наделять железные предметы силой той или иной направленности. Потому-то и относились к кузнецам с почтением и страхом.

Мифологически-мистические интерпретации свойств железа в разных культурах тоже порой противоположны. В одних случаях железо ассоциировалось с разрушительной, порабощающей силой, в других – с защитой от подобных сил. Так, в исламе железо – символ зла, у тевтонов – символ рабства. Запреты на использование железа были распространены в Ирландии, Шотландии, Финляндии, Китае, Корее, Индии. Без железа строились алтари, с помощью железных инструментов запрещалось собирать лекарственные травы. Индусы верили, что железо в домах способствует распространению эпидемий.

С другой стороны, железо – неотъемлемый атрибут защитных ритуалов: во время эпидемий чумы в стены домов забивали гвозди; булавку прикалывали к одежде как талисман от сглаза; железные подковы прибивали к дверям домов и церквей, прикрепляли к мачтам кораблей. В античности были распространены кольца и другие амулеты из железа, отпугивающие демонов и злых духов. В Древнем Китае железо служило символом справедливости, крепости и целомудрия, изготовленные из него фигурки закапывали в землю для защиты от драконов. Железо как металл-воин воспевалось в Скандинавии, где воинский культ достиг небывалого развития. Кроме того, некоторые народы почитали железо за способность пробуждать душевные силы и вызывать в жизни кардинальные перемены.

Часть третья, естественнонаучная

Железо – металл, один из самых распространенных элементов во Вселенной, активный участник процессов, происходящих в недрах звезд. Ядро Солнца – главного источника энергии для нашей планеты (согласно современной гипотезе) – состоит из железа. На Земле железо распространено повсеместно: и в ядре (основной элемент), и в земной коре (на втором месте после алюминия), и во всех без исключения живых организмах – от бактерии до человека.

Основные свойства железа-металла, прочность и проводимость, обусловлены его кристаллической структурой. В узлах металлической решетки «покоятся» положительно заряженные ионы, а между ними непрерывно «снуют» отрицательно заряженные «свободные» электроны. Прочность металлической связи обусловлена силой притяжения между «узловыми плюсами» и «подвижными минусами», потенциал проводимости – хаотическим движением электронов. «Настоящим» проводником металл становится тогда, когда под действием приложенных к металлу полюсов этот электронный хаос превращается в направленный упорядоченный поток (собственно, электрический ток).

Человек, как и металл, при достаточно жесткой внешней организации внутренне – само движение. На физическом уровне это выражается в непрерывных движениях и взаимопревращениях миллиардов атомов и молекул, в обмене веществами и энергией в клетках, в токе крови и т. д. На уровне психики – в постоянной смене эмоций и мыслей. Остановка движения на всех планах означает смерть. Примечательно, что именно железо является неизменным участником процессов, обеспечивающих энергией наши тела. Выход из строя хотя бы одной железосодержащей системы грозит организму непоправимой бедой. Даже снижение содержания железа значительно ухудшает энергетический метаболизм. У человека это выражается в хронической усталости, потере аппетита, чувствительности к холоду, апатии, ослаблении внимания, снижении умственных и познавательных способностей, повышении восприимчивости к стрессам и инфекциям. Справедливости ради стоит сказать, что и избыток железа ни к чему хорошему не приводит: отравление железом выражается в быстрой утомляемости, поражениях печени, селезенки, усилении воспалительных процессов в организме, дефиците других жизненно важных микроэлементов (меди, цинка, хрома и кальция).

Любое движение требует энергии. Наш организм получает ее в процессе химической трансформации полученных с пищей веществ. Движущей силой этого процесса служит атмосферный кислород. Такой способ получения энергии называется дыханием. Железо – его важнейшая составляющая. Во-первых, в составе сложной молекулы – гемоглобина крови – оно непосредственно связывает кислород (структуры, в которых железо заменено на марганец, никель или медь, связывать кислород не способны). Во-вторых, в составе миоглобина мышц хранит этот кислород про запас. В-третьих, служит проводником энергии в сложных системах, которые, собственно, и осуществляют химическую трансформацию веществ.

У бактерий и растений железо также участвует в процессах трансформации веществ и энергии (фотосинтезе и фиксации азота). При недостатке железа в почве растения перестают улавливать солнечный свет и утрачивают зеленую окраску.

Железо не только помогает трансформации веществ и энергии в живых организмах, оно еще и служит индикатором изменений, происходивших на Земле в далеком прошлом. По глубине отложения окислов железа на дне мирового океана ученые строят предположения о сроках возникновения первых фотосинтезирующих организмов и появления кислорода в атмосфере Земли. По ориентации железосодержащих включений в составе лав, излившихся во времена древних катаклизмов, – о положении магнитных полюсов планеты в то давнее время.

Часть четвертая, символическая (астрологически-алхимическая)

Так что же за энергии, питающие активность наших тел, проводит железо? В старину предполагали, что энергии небесных тел передаются обитателям Земли с помощью проводящей силы металлов. Каждый конкретный металл (из семи упоминаемых в алхимии и астрологии) способствует распространению в организме вполне определенного вида энергии. Железо считали частичкой небесной силы, которую дарит Земле ее ближайший сосед – планета Марс. Другие названия этой планеты – Арес, Яр, Ярий. Русское слово «ярость» одного с ними корня. В древности про энергию Марса говорили, что она «горячит кровь и разум» и благоприятна для «работы, войны и любви». Марс и железо часто упоминались в связи с астралом – планом эмоций. Говорилось, что сила Марса не только «разжигает» нашу физическую активность, но и провоцирует «выход наружу» наших инстинктов, страстей и эмоций – деятельных, подвижных, изменчивых и, конечно же, порой диаметрально противоположных. Ведь недаром говорят, что от любви до ненависти один шаг.

Философы прошлого рассматривали эти проявления «энергичных и мятущихся элементов» как необходимый этап роста, развития, совершенствования. Не случайно и в алхимии путь эволюции, трансформации металлов, кульминацией которого является инертное, целостное, совершенное золото, начинается именно с железа – символа действия.

Железо само по себе не может быть ни хорошим, ни плохим, «ни великим, ни ничтожным». Его внутренние свойства проявляются так, как предусмотрено Природой. В руках человека железо преобразуется в изделие. Является ли оно добрым или злым? Очевидно, нет. Только результат совершённого действия может быть созидательным или разрушительным. Только человек выбирает цель, способ и направление действия и несет ответственность за его результат.

Наталья Аднорал, канд. мед. наук