Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой - Ричард Докинз

Число протонов (или электронов), которыми обладает элемент, называется «атомным номером» этого элемента. Так что можно определить элемент не только по его названию, но и по его собственному уникальному атомному номеру. Например, элемент под номером 6 — углерод; элемент под номером 82 — свинец. Элементы удобно изложены в таблице, называемой периодической таблицей — я не буду вдаваться в подробности, почему она называется именно так, хотя ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА УРАН СВИНЕЦ УГЛЕРОД хотя это интересно. Но сейчас момент, чтобы вернуться, как я и обещал, к вопросу, почему, когда вы режете, скажем, свинец на все меньшие и меньшие части, вы, в конечном итоге, достигнете точки, когда, если вы разрежете его снова, он больше не является свинцом. Атом свинца имеет 82 протона. Если разделить атом так, чтобы он больше не имел 82 протона, он перестаёт быть свинцом.

Число нейтронов в ядре атома менее фиксировано, чем число протонов: многие элементы имеют разные версии, называемые изотопами, с разным количеством нейтронов. Например, существует три изотопа углерода, называемые углерод-12, углерод-13 и углерод-14. Цифры относятся к массе атома, которая является суммой протонов и нейтронов. Каждый из трёх имеет шесть протонов. Углерод-12 имеет шесть нейтронов, углерод-13 имеет семь нейтронов, а у углерода-14 — восемь нейтронов. Некоторые изотопы, например, углерод-14, радиоактивны, что означает, что они превращаются в другие элементы с предсказуемой скоростью, хотя в непредсказуемые моменты. Учёные могут использовать эту особенность, чтобы помочь вычислить возраст окаменелостей. Углерод-14 используется для датирования предметов моложе большинства окаменелостей, например, древних деревянных судов.

Окончится ли наш процесс по делению на все меньшие и меньшие части на этих трёх частицах: электронах, протонах и нейтронах? Нет — даже у протонов и нейтронов есть составные части. Даже они содержат ещё более мелкие вещи, называемые кварками. Но это то, о чем я не буду рассказывать в этой книге. Не потому, что я считаю, что вы не поймёте этого. А потому, что я не понимаю этого! Здесь мы вступаем в таинственную страну чудес. Важно распознать, когда мы достигаем пределов того, что мы понимаем. Не то чтобы мы никогда не поймём эти вещи. Вероятно, поймём, и учёные работают над ними со всей надеждой на успех. Но мы должны знать, что мы не понимаем, и признаться в этом себе, прежде чем мы сможем начать работать над этим. Есть учёные, которые, по крайней мере, немного понимают в этой стране чудес, но я не являюсь одним из них. Я знаю свои границы знаний.

Углерод — строительные леса жизни

Все элементы особенные по — разному. Но один элемент, углерод, является настолько особенным, что я хочу закончить главу, коротко сказав об этом. У углеродистой химии даже есть своё собственное имя, отделяя её от всей остальной части химии: «органическая» химия. Вся остальная часть химии является «неорганической» химией. Итак, что же такого особенного в углероде?

Ответ заключается в том, что атомы углерода, связываясь с другими атомами углерода, образуют цепочки. Химическое соединение октан (см. выше), которое, как вы знаете, является составной частью бензина (газолина), является довольно короткой цепью из восьми атомов углерода (чёрные шарики на рисунке) с атомами водорода (серые шарики), торчащими по сторонам. Уникальность углерода в том, что он может образовывать цепочки любой длины, некоторые длиной буквально в сотни атомов углерода. Иногда цепочки образуют кольца. Например, справа вверху нафталин (из которого делают шарики от моли), молекулы которого также состоят из углерода с присоединённым водородом, но на этот раз в виде двух колец. Углеродная химия скорее похожа на игрушечный конструктор под названием Tinkertoy.

В лаборатории химикам удалось соединить атомы углерода друг с другом, не только в простые петли, но и в молекулы подобные Tinkertoy, замечательной формы, названные фуллеренами (Buckyballs) и нанотрубками (Buckytubes).

«Bucky» было прозвище Бакминстера Фуллера, великого американского архитектора, который изобрёл геодезический купол. Вы можете увидеть соединения, если посмотрите на рисунок ниже. Специалисты по фуллеренам и нанотрубкам создали искусственные молекулы. Но они показали Tinkertoy способ, которым атомы углерода могут быть объединены в подобные лесам структуры, которые могут быть сколь угодно большими. (Совсем недавно была объявлена интересная новость, что фуллерены были обнаружены в космической пыли дрейфующей рядом с далёкой звездой.) Химия углерода предлагает почти бесконечное число возможных молекул разнообразных форм, и тысячи из них уже найдены в живых организмах. Выше одна очень большая молекула, названная миоглобин, которая встречается, в миллионах копий, во всех наших мышцах. На рисунке не показаны отдельные атомы, только связи, соединяющие их.

Не все атомы в миоглобине — атомы углерода, но именно атомы углерода объединяются в эти увлекательные Tinkertoy — подобные структуры строительных лесов. И это действительно то, что делает жизнь возможной. Когда вы думаете, что миоглобин — это только один пример среди тысяч таких же сложных молекул в живых клетках, вы можете себе представить, что возможно построить почти все что угодно, если у вас есть достаточно большой набор Tinkertoy, поэтому химия углерода обеспечивает широкий спектр возможных форм, требуемых, чтобы собрать нечто столь сложное как живой организм.

Что, не мифы?

Эта глава была необычна тем, что она не начиналась со списка мифов. Это было только потому, что было так трудно найти какие‑либо мифы по этому вопросу. В отличие, скажем, от солнца, или радуги, или землетрясения, захватывающий мир очень маленького никогда не находил места у первобытных народов. Если вы задумались об этом на минутку, это не удивительно. Они не имели возможности даже знать, что он существует, и потому они не придумывали мифов, чтобы его объяснить! Только когда микроскоп был изобретён в шестнадцатом столетии, люди обнаружили, что водоёмы и озера, почва и пыль, даже наши собственные тела, изобилуют крошечными живыми существами, слишком маленькими, чтобы видеть, но сложными и по — своему красивыми — или, возможно, пугающими, в зависимости от того, что вы о них думаете.

Существа на картинке ниже — пылевые клещи, связанные отдалённым родством с пауками, но слишком маленькие, чтобы их разглядеть, разве что как крошечные крапинки. В каждом доме есть тысячи их, ползающих по каждому ковру и каждой кровати, вполне вероятно, включая вашу.

Если бы первобытные люди знали о них, вы можете себе представить, что за мифы и легенды они смогли бы напридумывать, чтобы их объяснить! Но до изобретения микроскопа об их существовании даже не догадывались, и поэтому о них не существует никаких мифов. И, хотя он и маленький, даже пылевой клещ содержит более ста триллионов атомов.

Пылевые клещи слишком малы для нас, чтобы их увидеть, но клетки, из которых они состоят, ещё меньше. Бактерии, в огромном количестве живущие внутри них — и нас — ещё меньше.

А атомы намного меньше, чем бактерии. Весь мир состоит из невероятно крошечных вещей, слишком малых, чтобы быть видимыми невооружённым глазом — и, тем не менее, ни один из мифов или так называемых священных книг, о которых некоторые люди даже сейчас думают как о переданных нам богом, знающим все, не упоминают их вообще! На самом деле, когда вы посмотрите на эти мифы и истории, сможете увидеть, что они не содержат никаких знаний, которые терпеливо добыты наукой. Они не говорят нам, насколько велика Вселенная или сколько ей лет, они не говорят нам, как лечить рак, рак, они не объясняют действие силы тяжести или двигателя внутреннего сгорания, они не говорят нам о микробах, или ядерном синтезе, или электричестве, или анестетиках. В сущности, неудивительно, что рассказы в священных книгах не содержат больше информации о мире, чем было известно примитивным народам, которые впервые начали их рассказывать. Если эти «священные книги» действительно были написаны, или продиктованы, или вдохновлены всезнающими богами, не кажется ли вам странным, что эти боги ничего не сказали ни об одной из этих важных и полезных вещей?

Почему существуют ночь и день, зима и лето?

НАШИ ЖИЗНИ подчинены двум большим ритмам, один из которых медленнее другого. Более быстрый — это ежедневное чередование между тьмой и светом, которое повторяется каждые 24 часа. А медленный ритм — это ежегодная смена зимы и лета, которая повторяется с циклом немногим более 365 дней. Неудивительно, что оба этих ритма породили различные мифы. Цикл день — ночь особенно ярко отражён в мифах из‑за того существенного пути, которое проходит солнце в своём видимом движении по небосводу с востока на запад. Некоторые народы даже рассматривали солнце как золотую колесницу, движущуюся по небу и управляемую богом.