Текст книги "Человеческое познание его сферы и границы"

Автор книги: Бертран Артур Уильям Рассел

Атом Резерфорда-Бора, как он называется по имени двух создавших его модель ученых, отличался крайней простотой, теперь, к сожалению, утерянной. Но хотя он и стал только образным приближением к истине, им все-таки можно пользоваться, когда не требуется особая точность, тем более что без него современная квантовая теория никогда не могла бы возникнуть. Необходимо поэтому кое-что сказать о нем.

Резерфорд дал экспериментальные основания рассматривать атом как состоящий из заряженного положительным электричеством ядра, окруженного гораздо более легкими частицами, называемыми «электронами», которые заряжены отрицательным электричеством и вращаются, подобно планетам, по орбитам вокруг ядра. Когда атом нейтрален, количество его орбитальных электронов составляет атомный номер соответствующего элемента; всегда атомный номер равен положительному электричеству, которое несет в себе ядро. Атом водорода состоит их ядра и одного электрона; ядро атома водорода было названо «протоном». Считалось, что ядра других элементов могут рассматриваться как состоящие из протонов и электронов, причем количество протонов в них больше, чем электронов, в соответствии с атомным номером элемента. Так, считалось, что гелий, номер которого 2, имеет ядро, состоящее из четырех протонов и двух электронов. Атомный вес практически определяется числом протонов, поскольку масса протона приблизительно в 1850 раз больше массы электрона, так что добавление электронов к общей массе почти неуловимо.

Позднее было обнаружено, что, кроме электронов и протонов, имеются другие составные части атомов, называемые «позитронами» и «нейтронами». Позитрон во всем подобен электрону, за исключением того, что он заряжен положительно, а не отрицательно; он имеет такую же массу, как электрон, и, вероятно, тот же размер, если о них вообще можно говорить, что они имеют размер. Нейтрон не несет электрического заряда, но имеет приблизительно такую же массу, как и протон. Вполне возможно, что протон состоит из позитрона и нейтрона. Если это так, то имеются три вида самых малых составных частей в усовершенствованном атоме Резерфорда-Бора: нейтрон, который имеет массу, но не имеет электрического заряда, позитрон, заряженный положительно, и электрон, несущий электрический заряд, равный заряду позитрона, но только отрицательный.

Но мы должны вернуться к теориям, предшествовавшим открытию нейтронов и позитронов.

Бор добавил к картине, данной Резерфордом, теорию, касающуюся возможных орбит электронов, которая впервые объясняла линии в спектре того или иного элемента. Это математическое объяснение было почти (но не вполне) закончено в отношении водорода и положительно заряженного гелия; в других случаях математические расчеты были слишком трудными, но, по-видимому, не было оснований предполагать, что теория дает ошибочные результаты при разработке математической стороны дела. Теория Бора использовала квантовую постоянную h Планка, относительно которой надо сказать несколько слов.

Планк, изучая радиацию, доказал, что энергия колебаний частоты v должна быть равна или hv, или 2hv, или 3hv, или какому-либо другому целому числу, кратному hv, где h есть «постоянная Планка», величина которой в единицах CGS равна приблизительно 6,55х10-27, а размерность есть размерность действия, то есть произведение энергии на время. До Планка предполагали, что энергия волны может изменяться непрерывно, но он убедительно показал, что это не так. Частота колебаний есть число колебаний в секунду. У света частота определяет цвет; фиолетовый свет имеет наивысшую частоту, красный – самую низкую. Имеются и другие волны совершенно такого же вида, как и световые, но не соответствующие тем частотам, которые являются причиной зрительного ощущения цвета. Более высокие частоты, чем у фиолетовых лучей, имеют – в возрастающем порядке – ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и Y-лучи; частоты, более низкие, чем у красных лучей, имеют инфракрасные лучи и лучи, используемые в беспроволочном телеграфе.

Когда атом испускает свет, то это происходит потому, что он выделяет количество энергии, равное энергии световой волны. Если он испускает свет частоты v, то он должен, согласно теории Планка, отдать количество энергии, измеряемое hv или каким-либо целым числом, кратным hv. Бор предположил, что это происходит потому, что какой-то орбитальный электрон перемещается с большей орбиты на меньшую; вследствие перехода электрона с одной орбиты на другую должно высвобождаться количество энергии, равное hv или какому-либо целому числу, кратному этому количеству. Отсюда следует, что возможны только определенные орбиты. В атоме водорода должны быть наименьшие из возможных орбит, а другие должны иметь радиус, в 4, 9, 16… раз больший, чем радиус минимальной орбиты. Было обнаружено, что эта теория, впервые появившаяся в 1913 году, хорошо согласуется с данными наблюдения, и поэтому она на некоторое время завоевала общее признание. Постепенно, однако, выявились факты, которых она не могла объяснить, и таким образом оказалось, что хотя она и является шагом на пути к истине, но пользоваться прежним признанием уже не может. Новая и более радикальная квантовая теория была создана в 1925 году – в основном Гейзенбергом и Шрёдингером.

В современной теории уже не делается попыток создания наглядной картины атома. Атом только тогда свидетельствует о своем существовании, когда испускает энергию, и поэтому экспериментальное свидетельство может касаться только изменений энергии. Современная теория берет из теории Бора положение, согласно которому энергия в атоме должна иметь одно из дискретных значений ряда, включающее h, каждое из этих значений называется «уровнем энергии». Относительно же того, что дает атому его энергию, эта теория хранит мудрое молчание.

Одним из самых странных моментов теории является то, что она отбросила различие между волнами и частицами. Ньютон думал, что свет состоит из частиц, испускаемых источником света; Гюйгенс же думал, что он состоит из волн. Взгляд Гюйгенса возобладал и до последнего времени считался твердо установленным. Но новые экспериментальные факты для своего объяснения потребовали признания частиц, которые были названы «фотонами». В противоположность этому де Бройль выдвинул гипотезу, что вещество состоит из волн. В конце концов оказалось, что все в физике может быть объяснено как с помощью корпускулярной гипотезы, так и с помощью волновой гипотезы.

Таким образом, между этими гипотезами нет физического различия, и каждая из них может быть принята в любой проблеме как наиболее для нас удобная. Но какую бы из них мы ни выбрали, мы должны держаться избранной; мы не должны смешивать обе гипотезы в одном и том же вычислении.

В квантовой теории индивидуальные атомные события не, определяются уравнениями; исходя из уравнений, можно в достаточной степени показать, что их возможности образуют дискретный ряд и что существуют правила, определяющие, как часто каждая возможность будет осуществлена в большом числе случаев. Имеются основания думать, что это отсутствие полного детерминизма объясняется не несовершенством теории, а собственными свойствами событий малого масштаба.

Порядок, обнаруживаемый в макроскопических явлениях, является статистическим порядком. Явления, включающие большие количества атомов, остаются детерминированными, но каково может быть поведение индивидуального атома при данных обстоятельствах, установить нельзя не только потому, что наше познание ограниченно, но и потому, что нет физических законов, дающих определенный результат.

Существует и другой результат квантовой теории, по поводу которого, по-моему, было поднято слишком много шуму, а именно то, что называется «принципом неопределенности» Гейзенберга. Согласно этому принципу, имеется теоретический предел точности, с которой определенные связанные величины могут быть одновременно измерены. При определении состояния физической системы имеются определенные пары связанных величин; одна такая пара есть положение и импульс (или скорость при условии, что масса постоянна), другая – есть энергия и время. Общеизвестно, конечно, что ни одна физическая величина не может быть измерена с полной точностью, но всегда при этом предполагалось, что не существует теоретического предела для возрастания точности, достижимой при совершенной технике. Согласно же принципу Гейзенберга, это не так. Если мы попытаемся измерить одновременно две связанные величины упомянутого вида, то всякое возрастание точности в измерении одного из них (после определенного предела) связано с уменьшением точности в измерении другого. При этом будут ошибки в обоих измерениях и произведение этих двух ошибок никогда не будет меньше, чем h/2П. Это значит, что* если одно измерение будет абсолютно точным, ошибка другого будет бесконечно велика. Предположим, например, что вы хотите определить положение и скорость частицы в определенное время: если вы определяете ее положение с большой точностью, то будет большая ошибка в определении скорости, а если вы определяете скорость с большой точностью, то будет большая ошибка в определении положения. То же получается и при определении энергии и времени: если вы измеряете энергию очень точно, то время, когда система имеет эту энергию, будет неопределенным, а если вы очень точно фиксируете время, то энергия будет неопределенной в широких пределах. Это обстоятельство зависит не от несовершенства нашего измерительного прибора, а является существенным принципом физики.

Имеются физические соображения, которые делают этот принцип не столь уж удивительным. Ясно, что h есть очень маленькая величина, поскольку она измеряется числом порядка 1027. Поэтому везде, где участвует h, мы имеем дело с объектами чрезвычайно малой величины. Когда астроном наблюдает Солнце, оно сохраняет гордое безразличие к его действиям. Но когда физик пытается обнаружить, что происходит с атомом, то прибор, посредством которого он производит свои наблюдения, оказывает, по-видимому, какое-то действие на атом. Детальные исследования показывают, что прибор, наиболее приспособленный для определения положения атома, должен, по-видимому, влиять на его скорость, а прибор, наиболее приспособленный для определения его скорости, должен, по-видимому, изменять его положение. Подобные же соображения применимы и к другим парам связанных между собой величин. Поэтому я не думаю, что принцип неопределенности имеет какое-либо философское значение, которое ему иногда приписывают.

Квантовые уравнения отличаются от уравнений классической физики в весьма важном отношении, а именно в том, что они «нелинейны». Это значит, что если вы открыли действие только одной причины, а затем действие только другой причины, то вы не можете найти действие их обеих посредством складывания двух определенных порознь действий. Получается очень странный результат. Допустим, например, что вы имеете экран с маленькой щелью и что вы бомбардируете его частицами; некоторые из них пройдут через щель. Допустим теперь, что вы закроете первую щель и сделаете другую; тогда некоторые частицы пройдут через вторую щель. Теперь откройте обе щели сразу. Вы будете ожидать, что количество проходящих через обе щели частиц будет равно сумме двух прежних количеств, но оказывается, что это не так. На поведение частиц у одной щели, по-видимому, оказывает влияние существование другой щели. И хотя уравнения таковы, что предсказывают этот результат, но он остается все же удивительным. В квантовой механике меньше независимости причин, чем в классической физике, и это создает дополнительные трудности при вычислениях.

И теория относительности, и квантовая теория привели к замене старого понятия «массы» понятием «энергии». «Массу» обычно определяли как «количество материи»; «материя» была, с одной стороны, «субстанцией» в метафизическом смысле, а с другой стороны, технической формой обычного понятия «вещи». «Энергия» считалась на ранних стадиях состоянием «материи». Энергию подразделяли на два вида: кинетическую и потенциальную. Кинетическая энергия частицы принималась равной половине произведения ее массы на квадрат скорости. Потенциальная энергия измерялась работой, необходимой для перемещения частицы в ее настоящее положение с какого-либо фиксированного положения. (Это делает постоянную неопределенной, но это не существенно). Если вы переносите камень с земли на вершину башни, то он в процессе этого переноса приобретает потенциальную энергию; если вы бросаете его с вершины, то в процессе падения камня его потенциальная энергия постепенно переходит в кинетическую. В каждой замкнутой системе общий запас энергии постоянен. Существуют разные формы энергии, одной из которых является теплота. У энергии вселенной есть тенденция принимать все больше и больше форму теплоты. После того как Джоуль определил механический эквивалент теплоты, закон сохранения энергии впервые стал хорошо обоснованным научным обобщением.

Теория относительности и эксперименты показали, что масса не постоянна, как считалось раньше, а при быстром движении увеличивается; если бы частица могла двигаться со скоростью света, ее масса стала бы бесконечно большой. Поскольку всякое движение относительно, различные определения массы, даваемые различными наблюдателями в соответствии с их движением по отношению к данной частице, все одинаково законны. Однако и с точки зрения этой теории имеется все же одно определение массы, которое может рассматриваться как основное, а именно определение, даваемое наблюдателем, который находится в покое по отношению к телу, масса которого подлежит определению. Поскольку увеличение массы со скоростью заметно только при скоростях, сравнимых со скоростью света, такое определение практически годится для всех случаев, за исключением частиц альфа и бета, испускаемых радиоактивными телами.

Квантовая теория осуществила еще большее посягательство на понятие «массы». Теперь оказывается, что везде, где энергия теряется в результате ее излучения, имеется также и соответствующая потеря массы. Считается, что Солнце теряет свою массу со скоростью четыре миллиона тонн в секунду. Другой пример: нейтральный атом гелия состоит (согласно теории Бора) из четырех протонов и четырех электронов, тогда как атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. В случае, если бы это было действительно так, можно было бы предположить, что масса атома гелия в четыре раза больше массы атома водорода. Однако это не так. Принимая массу атома гелия за 4, мы находим, что масса атома водорода равна не 1, а 1,008. Причиной этого служит то, что когда четыре атома водорода соединяются, чтобы образовать один атом гелия, происходит потеря энергии (в результате излучения – так, по крайней мере, мы можем предположить, ибо этот процесс никогда еще не наблюдался).

Думают, что такое соединение четырех атомов водорода для образования одного атома гелия происходит внутри звезд и могло бы происходить и в земных лабораториях, если бы могли создать температуры, сравнимые с температурами внутренних областей звезд. Как известно, в настоящее время этот процесс осуществлен в земных условиях в форме термоядерных взрывов. Почти всякая потеря энергии, связанная с образованием других элементов (не водорода), происходит при их превращении в гелий, причем на более поздних стадиях потеря энергии небольшая. Если бы гелий или какой-либо другой элемент (но не водород) мог быть искусственно создан из водорода, тогда произошло бы колоссальное освобождение энергии в форме света и теплоты. Это создало бы возможность атомных бомб, более разрушительных, чем теперешние, которые делаются из урана. В этом было бы и другое преимущество: запас урана на нашей планете ограничен, и есть опасность, что он будет израсходован раньше, чем исчезнет человеческая раса, а если бы мог использоваться практически неограниченный запас водорода в морях, то были бы достаточные основания надеяться, что homo sapiens положил бы конец самому себе к большой выгоде других, менее жестоких животных.

Но пора вернуться к менее веселым темам.

Язык теории Бора все еще пригоден для многих целей, но не для установления основополагающих принципов квантовой физики. Чтобы установить эти принципы, мы должны распрощаться со всякими наглядными изображениями того, что происходит в атоме, и должны оставить попытки сказать, что представляет собой энергия. Мы должны сказать просто: имеется нечто количественно измеримое, чему мы даем название «энергия»; это нечто очень неравномерно распределено в пространстве; имеются весьма малые области, в которых сосредоточены очень большие количества этого нечто и которые называются «атомами», и имеются такие области, в которых, по старым понятиям, имеется материя; эти области вечно поглощают или испускают энергию в формах, которые имеют периодическую «частоту». Квантовые уравнения дают правила, определяющие возможные формы энергии, испускаемой данным атомом, и отношение случаев (на основе большого количества), в которых реализуется каждая из этих возможностей. Здесь все абстрактно и выражается математически, за исключением ощущений цвета, тепла и так далее, вызываемых излучающейся энергией в наблюдающем исследователе-физике.

Математическая физика содержит в себе такую колоссальную теоретическую надстройку, что ее чувственное основание почти совершенно затемняется» Тем не менее это эмпирическая наука, и ее эмпирический характер ясно выделяется там, где дело касается физических постоянных. Эддингтон дает следующий перечень основных постоянных физики:

е – заряд электрона,

m – масса электрона,

М – масса протона,

h – постоянная Планка,

с – скорость света,

G – постоянная тяготения,

Ламед, – космическая постоянная.

Эти постоянные участвуют в основных уравнениях физики, и обычно (хотя и не всегда) считается, что ни одна из них не может быть выведена из других. Считается, что другие постоянные теоретически выводятся из этих; иногда их действительно можно вычислить, иногда же математики этого не могут сделать из-за слишком больших трудностей. Основные постоянные представляют собой то, что остается от грубых фактов после всего того, что может быть сведено к уравнениям (я не включаю сюда тех грубых фактов, которые являются чисто географическими).

Следует отметить, что мы гораздо более уверены в значении этих постоянных, чем в той или иной их интерпретации. Постоянная Планка в течение ее короткой истории с 1900 года словесно выражалась различными способами, однако все эти изменения нисколько не повлияли на ее числовое значение. Что бы ни случилось с квантовой теорией в дальнейшем, можно быть уверенным, что постоянная h сохранит свое значение. То же самое можно сказать и о е и m, то есть о заряде и массе электрона. Электроны могут полностью исчезнуть из основных принципов физики, но е и m безусловно выживут. В известном смысле можно сказать, что открытие и измерение этих постоянных является наиболее прочным достижением современной физики.

ГЛАВА 4
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

До сих пор мы имели дело или со вселенной в целом, или с теми ее чертами, в которых все части вселенной сходны. То, что говорится в астрономии и физике, если все это правда, является совершенно нейтральным в том смысле, что не имеет специального отношения к нам самим или к нашему ближайшему пространственно-временному соседству. Но теперь мы должны обратить внимание на более близкие к нам вещи. Мы знаем о нашей собственной планете и ее обитателях parasites многое такое, чего не можем знать о других местах вселенной. Возможно, что жизнь существует везде, а может быть, в каких-либо отдаленных туманностях имеется и нечто такое, что не является жизнью, какой мы ее знаем, но столь же сложно и столь же отлично от известных нам неорганических субстанций. Но хотя это и возможно, все же положительных оснований для такого предположения нет; все, что мы знаем о жизни, мы знаем из наблюдений над поверхностью Земли или областями весьма к ней близкими. Изучая жизнь с научной точки зрения, мы остаемся безразличными по отношению к величественным видам астрономии и отказываемся от исследования подробного и глубокого знания той структуры, которую дает атомная теория.

Человечеству оказалось гораздо труднее встать на научную точку зрения в отношении жизни, чем в отношении небесных тел; даже во времена Ньютона биология все еще была глубоко проникнута суевериями. Способность роста, которой обладает все живущее, и способность к самопроизвольным движениям, которой обладают животные, казались непостижимо таинственными. Движения животных не отличаются простой регулярностью движений небесных тел. Более того, мы сами – живые существа, и то, что отличает нас как от неживой материи, так и от птиц и зверей, является, как тогда думали, чем-то возвышенным и недоступным для бесстрастного научного исследования.

Оказалось, что Библия, которая служила сначала препятствием для принятия системы Коперника, позволяет истолковывать себя так, что для людей примерной набожности, подобно самому Ньютону, стало возможным признание словесной боговдохновенности священного писания наряду с признанием учения астрономии. Но в отношении биологии примирить науку с книгой Бытия было гораздо труднее. Если то, что говорит Библия, понимать буквально, то мир был создан в 4004 году до нашей эры или около того; каждый вид животных был создан отдельно, и Адам и Ева не имели родителей. Считалось, что только человек среди всех животных имеет бессмертную душу, свободную волю, нравственную ответственность и ужасную способность к греху. Пропасть между ним и низшими животными вследствие этого казалась непроходимой; существо, представлявшее собою нечто среднее между человеком и обезьяной, казалось невероятным. К учениям, основывающимся на священном писании, добавлялись другие, основанные на учениях Платона и Аристотеля. Разумен только человек; это значило, что он умеет употреблять и понимать силлогизмы. Виды считались неизменными и были копиями божественных образцов, существующих на небесах; это то учение, о котором сказано в стихах Шекспира: Но в них копия природы не вечна.

Считалось, что открытые геологией исчезнувшие виды погибли во время потопа. Все поныне существующие животные всех имеющихся видов произошли от соответствующей пары, сохраненной в Ноевом ковчеге, хотя некоторые натуралисты недоумевали, каким образом ленивцы могли попасть с горы Арарат в Южную Америку и почему они нигде не задержались во время передвижения. Существовала, однако, несовместимая с библейским учением теория, согласно которой животные возникли самопроизвольно благодаря воздействию солнца на ил.

Даже в середине XIX столетия люди с большими научными знаниями бились над трудностями, которые сейчас кажутся странными. Считалось, например, что до грехопадения не существовало хищных животных; львы и тигры с удовольствием жевали траву, а хищные птицы довольствовались фруктами и растениями. Когда же геология доказала, что плотоядные животные существовали еще до того, как появились люди, стало уже трудно объяснять все несчастья людей и животных наказанием за то, что Адам съел яблоко. Хью Миллер, компетентный геолог середины прошлого столетия, признавая очевидность показаний геологии, находил их, вместе с тем, чрезвычайно странными и волнующими. Геология все время развивалась в обстановке жестокой борьбы. Бюффон был осужден Сорбонной и был вынужден отречься от своих взглядов, потому что считал, что современные горы и долины образовались под воздействием «вторичных причин», то есть не благодаря прямому творческому акту Бога. Краткость времени, допускаемого книгой Бытия, была сначала самым серьезным препятствием для научной геологии. Те, кто считали, что осадочные породы создавались теми же процессами, которые действуют и сейчас, приходили к фантастическим гипотезам, подобно, например, такой, что весь мел отложился в течение тех нескольких недель, когда шел на убыль потоп; ископаемые окаменелости были загадкой для всех; они говорили о большей древности по сравнению с той, которую допускала ортодоксия, но они также служили доказательством существования потопа, и это так беспокоило Вольтера, что он изобрел в высшей степени абсурдные теории для их объяснения.

Наконец согласились на том, что «дни» в книге Бытия означают «века», и на основе этого компромисса геологи получили некоторую свободу теоретизирования. Но даже и после этого Теннисона все еще не оставляли сомнения:

 
Бог и Природа находятся, по-видимому, в борьбе,
Если Природа внушает такие греховные помыслы,
Столь заботливой о виде она кажется
И столь равнодушной к индивиду.
«Столь заботливой о виде?» – Нет!
Из каждого утеса и каждого камня
Она говорит: «Тысячи видов погибли,
Я ни о чем не забочусь, – всё погибнет».
 

Все прежние битвы между наукой и теологией в этой области померкли перед лицом великой битвы по вопросу эволюции, которая началась с опубликования в 1859 году «Происхождения видов» Дарвина и которая все еще не окончилась в Америке. Но я не буду касаться этих не очень чистых споров.

«Эволюция» – слово, которое часто употребляется с этическим привкусом, однако наука не выигрывает от примеси этики. Если «эволюция» не должна связываться с этикой и все же должна отличаться от простого изменения, то она должна, по-моему, обозначать возрастание сложности и гетерогенности. В этом смысле есть основание считать, что эволюция имеется также и в неодушевленном мире. Небулярная гипотеза, хотя она и не может объяснить происхождения солнечной системы, очень хорошо объясняет происхождение и развитие галактик. В какой-то период должны были существовать обширные туманности, постепенно уплотнявшиеся в системы звезд. Постепенно образовывались различные элементы благодаря процессам, о которых мы теперь начинаем кое-что узнавать. Образование химических соединений познано нами сравнительно лучше. Этот процесс не простирается очень далеко за пределами областей умеренных температур, не очень отличающихся от температур, к которым мы привыкли; при таких температурах могут образовываться молекулы очень большой степени сложности.

Что отличает живую материю от мертвой? Прежде всего ее химический состав и клеточная структура. Необходимо предположить, что другие ее свойства вытекают из этих. Самыми замечательными из этих других свойств являются ассимиляция и размножение, которые в низших формах жизни еще не очень резко отличаются друг от друга. Результатом ассимиляции и размножения является то, что если небольшое количество живой материи попадает в подходящие условия, то общее ее количество быстро возрастает. Пара кроликов в Австралии очень скоро превратилась во множество тонн кроликов. Несколько бацилл кори в ребенке быстро становятся многими миллионами. Несколько семян, оброненных птицами на острове Кракатау после вулканического его опустошения, быстро превратились в роскошную растительность. У животных это свойство живой материи не так полно выражено, поскольку животные нуждаются в пище, которая уже является органической; что же касается растений, то они могут преобразовывать неорганическую материю в живую. Это чисто химический процесс, но с ним в известном смысле, вероятно, связано большинство других свойств живой материи, рассматриваемой в целом.

Существенной чертой живой материи является то, что химически она не статична, а подвержена постоянным химическим изменениям; она является, можно сказать, естественной химической лабораторией. Наша кровь претерпевает изменение одного вида, когда она циркулирует в организме, и противоположное изменение, когда она соприкасается с воздухом в легких. Пища с момента ее соприкосновения со слюной подвергается воздействию целой серии разнообразных процессов, которые заканчиваются приданием ей химической структуры, соответствующей той или иной части тела.

Если не учитывать большой сложности молекул, образующих живое тело, то нет оснований считать, что такие молекулы нельзя создать искусственно; также нет ни малейшего основания для предположения, что если бы они были созданы искусственно, то они не имели бы того, что отличает живую материю, возникшую естественным путем. Аристотель думал, что у каждого растения или животного есть растительная душа, и в нечто подобное верят виталисты. Но по мере развития органической химии этот взгляд все больше и больше теряет почву. Основания, хотя и не решающие, имеют тенденцию доказать, что все, отличающее живую материю, может быть сведено к химии и тем самым, в конце концов, к физике. Основные законы, управляющие живой материей, являются, по всей вероятности, теми же самыми, которые управляют и поведением атома водорода, а именно – законами квантовой механики.

Одним из свойств живых организмов, которое казалось таинственным, является способность к размножению. Кролики порождают кроликов, малиновки порождают малиновок, и черви порождают червей. Эмбриогенез не встречается в простейших формах жизни; одноклеточные организмы просто растут, пока не достигнут определенного размера, после чего – делятся. Что-то от этого сохраняется и в половом размножении; часть женского тела становится яйцом, часть мужского тела – спермой, но эта часть настолько меньше половины, что она кажется качественно, а не только количественно, отличной от процесса разделения на две равные половины. Однако новизна состоит не в делении, а в соединении мужского и женского элементов для создания нового организма, который со временем, в естественном процессе роста, становится похожим на своих зрелых родителей.

Благодаря теории Менделя процесс наследования стал более или менее понятным. Согласно этой теории, в яйце и в сперме имеется определенное, но очень небольшое число «генов», которые несут в себе наследственные черты. Законы наследственности – подобно законам квантовой теории – являются законами дискретными и статистическими; в общем, когда родители отличаются друг от друга по какому-то признаку, мы не можем сказать, на кого из них будет похож потомок, но можем предсказать вероятность сходства с тем или другим в отношении данного признака.

В общем гены переносят черты родителей, но иногда появляются отклонения от нормального типа, или «мутанты», которые существенно отличаются от родительских. Они, естественно, получаются в небольшом числе случаев и могут быть получены искусственно с помощью рентгеновских лучей. Эти отклонения от нормального типа дают наилучшие возможности для эволюции, то есть для развития новых видов животных или растений, ведущих свое происхождение от старых видов.