Айзек Азимов - Вид с высоты

• Название: Вид с высоты
• Автор: Айзек Азимов
• Издательство: Мир
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1965

Сборник эссе, речь в которых идет сразу о нескольких областях науки — биологии, химии, физики, астрономии. Автор — писатель-фантаст, биохимик, великолепно эрудированный, прекрасно владеющий языком, чуть скептично — насмешливо, но вместе с тем тактично ведет непринужденный разговор со свободным выбором тем.

---

Каждый из перечисленных элементов в умеренном количестве имеется в любом уголке Вселенной, так что это условие, в общем, не так уж невыполнимо. Но на всякий случай поговорим и о возможных альтернативах.

Что, кроме углерода, может послужить главной составной частью гигантских молекул, на которых строится жизнь? Какие другие элементы обладают почти уникальной особенностью — способностью образовывать длинные цепочки и кольца из атомов? Ведь именно благодаря этой способности углерода возможно существование гигантских молекул, воплощающих разнообразие жизни.

В этом отношении более всего сходны с углеродом бор и кремний. И в периодической таблице элементов (в том виде, в каком ее обычно изображают) бор располагается как раз слева от углерода, а кремний — точно под ним. Однако бор — это элемент довольно редкий. Из-за низкой концентрации в коре планет его участие в случайных реакциях, порождающих жизнь, было бы таким редким, что жизнь на основе бора вряд ли появилась бы даже за пять миллиардов лет.

Остается только кремний, и уж здесь мы по крайней мере можем чувствовать себя уверенно. На Меркурии или на любой другой «горячей» планете может недоставать углерода, водорода или фтора, но, по-видимому, там имеются огромные количества кремния и кислорода: известно ведь, что это основные компоненты горных пород. Если «горячая» планета начнет сперва утрачивать водород и другие легкие элементы, а затем также кремний и кислород, то она перестанет существовать как планета и превратится просто-напросто в рой железо-никелевых метеоритов.

Кремний, как и углерод, способен образовывать длинные цепи. В результате присоединения атомов водорода к такой цепи образуются силаны. К сожалению, силаны менее стабильны, чем соответствующие углеводороды, и при высоких температурах уменьшается вероятность существования силанов достаточно сложного строения, которые могли бы обеспечить возникновение живого.

Но факт остается фактом: кремний образует в горных породах сложные цепочки, и эти цепочки не разрушаются при высокой температуре, даже если горные породы раскалить добела. Однако эти цепочки состоят не только из атомов кремния (Si — Si — Si — Si — Si), а из атомов кремния вперемежку с атомами кислорода (Si — О — Si — О — Si).

Может случиться так, что каждый атом кремния прикарманит четыре атома кислорода. Тогда к атому кремния сверху и снизу присоединятся атомы кислорода, соединенные в свою очередь с другими атомами кремния, и так далее. В результате получится чрезвычайно стабильная пространственная решетка.

Раз уж мы начали говорить о кремнийкислородной цепочке, то посмотрим, а что же произойдет, если атомы кремния с их способностью подцеплять два дополнительных атома вместо атомов кислорода заполучат атомы углерода — в сочетании, конечно, с атомами водорода? Такие гибридные молекулы, имеющие как кремниевую, так и углеродную основу, называются силиконами. Эти соединения тоже были созданы во время второй мировой войны и с тех пор высоко ценятся за высокую стабильность и инертность.

Возможно, что при более высокой температуре какие-то очень сложные силиконы могли бы проявить активность и гибкость, необходимые для жизни. А может быть, существуют и такие силиконы, которые вместо атомов водорода содержат атомы фтора? Подобные силиконы было бы логично назвать фторсиликонами, но, насколько мне известно, они до сих пор не изучались (но я готов тут же отказаться от своих слов, если кто-нибудь меня поправит)[4].

А не возможно ли существование таких систем, в которых простые молекулы силиконов или фторсиликонов (те, что могут оставаться жидкостями при высоких температурах) служили бы фоном для жизни, а сложные молекулы этого же типа — главными действующими лицами?

* * *

Вот мой список химий жизни, охватывающий все температуры, от нескольких сот градусов тепла до абсолютного нуля:

1) фторсиликоны; фон — фторсиликоны;

2) фторуглероды; фон — сера;

3) нуклеиновые кислоты и белки (О); фон — вода;

4) нуклеиновые кислоты и белки (N); фон — аммиак;

5) липиды; фон — метан;

6) липиды; фон — водород.

В этой полудюжине форм жизни лишь третья есть «жизнь в той ее форме, которая нам известна». Чтобы вы ее случайно не прозевали, я выделил ее курсивом.

Это, конечно, не исчерпывает возможностей, подсказываемых богатым воображением; в книгах научных фантастов можно встретиться и с металлическими существами, живущими на ядерной энергии, и с парообразными существами, живущими в газах, и с энергосуществами, живущими в звездах, и с существами — сгустками мыслей, живущими в космосе, и с существами, не поддающимися никакому описанию, живущими в гиперпространстве, и т. д.

Однако в мой список входят, по-видимому, наиболее вероятные формы жизни как явления чисто химического, жизни, основанной на обычных атомах, встречающихся во Вселенной.

Что ж, когда мы выберемся в космос, то, наверное, обнаружим значительно больше форм жизни, чем ожидаем. Я предвижу встречу не только с нашими внеземными братьями, живущими в мире, где господствует «жизнь в той ее форме, которая нам известна». Я надеюсь, что нам доведется повидаться и с двоюродными братьями, ведущими «жизнь в той ее форме, которая нам неизвестна».

По правде говоря, мне кажется, что следует отдать предпочтение нашим двоюродным братьям. Конкуренция с родными братьями может быть острой, даже чересчур острой, так как вполне вероятно, что мы бросимся отнимать друг у друга родные планеты, а вот с двоюродными братьями, живущими на «горячих» и «холодных» мирах, интересы наши настолько «совпадают», что останется только жить в мире и дружбе. Каждая звездная система вполне могла бы иметь набор всех форм жизни, по одной на каждой из своих планет, и каждая планета при этом была бы бесполезна и нежеланна для прочих разновидностей.

Как легко было бы тогда соблюдать десятую заповедь!

Часть II Химия

5. Совершенный элемент

На заре научной фантастики, когда писатели относились к науке с ребяческой наивностью, они разрешали себе гораздо большую свободу действий — включали в повествование «новый элемент», который обеспечивал успех произведения или по крайней мере спасал его от провала. При помощи «новых элементов» преодолевалось тяготение, атомы увеличивались до видимых размеров, осуществлялись любые превращения материи.

«Новые элементы» стали фетишизировать главным образом после того, как в 1898 году супруги Кюри открыли в урановой руде необычный элемент — радий. Но в том же десятилетии при более драматических обстоятельствах в той же урановой руде был найден еще один элемент. Хотя этот элемент и не произвел такого фурора, как радий, он оказался, как впоследствии выяснилось, самым необычным и обладал такими удивительными свойствами, о которых ни один научный фантаст не смел и мечтать.

В последние годы значение этого элемента для человека стало огромным. Размышляя об этом, я пришел к весьма занятным выводам, о которых вы узнаете в конце главы.

* * *

В 1868 году в Индии наблюдалось полное солнечное затмение, и жаждавшие открытий астрономы собрались, чтобы опробовать новый прибор.

Это был спектроскоп, созданный в конце 50-х годов прошлого века немецкими учеными Густавом Робертом Кирхгофом и Робертом Вильгельмом Бунзеном. Принцип действия спектроскопа заключался в том, что при пропускании сквозь стеклянную призму света, который излучают раскаленные пары элементов, образуется спектр, по частям которого можно было определить длину световой волны. Каждый элемент излучает свет с характерным для него набором длин волн, и таким образом у всех элементов удалось «взять отпечатки пальцев».

Значение нового, аналитического метода исследования было наглядно продемонстрировано в 1860 году, когда Кирхгоф и Бунзен, раскалив образцы некоторых руд, получили спектральные линии, не совпадавшие с уже известными, и в результате открыли редкий элемент — цезий. На следующий год они доказали, что их успех не был случайным, открыв еще один элемент — рубидий.

Убедившись в огромных возможностях нового прибора, астрономы с нетерпением ждали случая опробовать его для исследования атмосферы Солнца (тайну происхождения которой можно было раскрыть только во время затмений), чтобы определить ее химический состав сквозь всю космическую бездну.

Почти сразу же французский астроном Пьер Жюль Жансен обнаружил в спектре желтую линию, которую он не мог отождествить с известными ему спектральными линиями. Английский астроном Норман Локьер, особенно интересовавшийся спектроскопией, сделал вывод, что желтая линия принадлежит новому элементу. По имени греческого бога солнца Гелиоса Локьер назвал этот элемент гелием.