Сборник статей - Чего не знает современная наука

Ритмичность изменения свойств элементов, отраженная в периодической системе, настолько ярка, что по ней можно проследить их основные физико-химические свойства. Электропроводность, тип наиболее характерной химической связи для соединений элементов, тип образуемой кристаллической решетки – все эти и другие свойства элемента могут быть определены по его местонахождению в Периодической системе. Сразу после открытия периодического закона в таблице было несколько белых пятен, которые довольно быстро заполнились благодаря тому, что стало ясно, какими свойствами должны обладать еще не открытые элементы.

Стремясь охватить все проявления периодичности, многие исследователи создавали свои формы Периодической системы. Наиболее известными сейчас являются короткая (в ней группы и подгруппы расположены в одном столбце, но выделены разным цветом), длинная (подгруппы расположены в горизонтальных рядах между группами), и лестничная, придуманная Нильсом Бором.

Начав разговор о ритмичности в строении вещества, проявляющейся в Периодическом законе, через представление о химической эволюции мы вновь вернулись к ритму как свойству всех процессов, протекающих во времени. Ритм есть везде, где есть развитие, это одно из всеобщих свойств природы, подмеченное еще в древности. «Все есть вибрация и ритм», – гласит один из законов мифического Тота Гермеса. Ряд примеров, подтверждающих эту мысль, может привести и современная биология.

Чтобы разобраться в разнообразии природных объектов, наука стремится их как-то систематизировать, то есть подметить какие-то общие свойства и согласно им распределить объекты по группам. Чем более общим является признак, тем большую группу можно создать, а более мелкие, конкретные, уточняют родство объектов. Эти группы в биологии называют таксонами. Самый крупный таксон – это царство. Их всего четыре: животные, растения, микроорганизмы и грибы. Наиболее мелкими, то есть самыми «конкретными», таксонами являются род и вид. (Можно провести параллель с семьей и отдельным человеком.)

Существует закономерность проявления черт, присущих конкретному виду животных в их эмбриональном развитии. Самыми первыми проявляются черты таксона высшего ранга, потом – черты следующих, более мелких, и последними – черты вида. Так, например, в эмбриональном развитии млекопитающих первыми проявляются общие черты всех позвоночных животных. В ходе эмбриогенеза органы трансформируются, и зародыш постепенно приобретает конкретные черты вида, а также и собственные, индивидуальные. При этом стадии эмбрионального развития в ключевых стадиях как бы повторяют историю эволюции вида. Таким образом можно проследить эту историю, сопоставляя данные палеонтологии, эмбриологи и сравнительной анатомии. Конечно, не все так прямолинейно. И на любой стадии индивидуального развития могут произойти изменения, которые станут началом нового эволюционного этапа. Но они должны зафиксироваться на генетическом уровне, что, естественно, отразится на эмбриологическом развитии.

Но и сами генетические изменения тоже подчиняются некоторому ритму. В 1920 году Н. И. Вавиловым был открыт закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Закон был сформулирован для растений, но применим он и к животному миру. Оказалось, что родственные и близкие роды и виды проявляют удивительную правильность при наследственных изменениях (мутациях). Зная измененные формы одних родов и видов, можно предсказать вариации формы у родственных им и начать искать их. Искать буквально – в природе или экспериментируя. Подобно периодическому закону при поиске неоткрытых химических элементов, закон гомологических рядов позволяет найти новые формы живых организмов, основываясь на их «структуре», то есть на строении их органов, окраске и т. д.

Как видно из этих примеров, развитие форм всех природных объектов происходит очень постепенно. Да, эволюция строения атомов элементов происходила при условиях, абсолютно не сравнимых с условиями развития живого мира на Земле. Но если для многих известных нам явлений можно сформулировать свои периодические законы, то как-то само собой возникает ощущение, что это проявление одного великого закона. Как его назовут в будущем, мы не знаем. Пока у нас есть только рабочее название: Его Величество Ритм.

Лада Терлова

Трансформация в природе, или Чудо возвращения к жизни

Мы привыкли, что все пребывает в движении: вселенная со всеми своими галактиками, Солнечная система с планетами и их спутниками… Смена времен года постоянно напоминает нам об изменениях в природе, и сами мы – свидетели и участники постоянного изменения: родившись, мы растем, потом мужаем, потом мудреем, потом уходим… но никогда не останавливаемся в движении.

Но так люди размышляли не всегда. Известен исторический анекдот, в котором античный философ Зенон в очередной раз взялся доказывать, что движения не существует. Тогда Антисфен – другой античный философ – принялся ходить вокруг него. Зенон не выдержал:

– Сделай милость, прекрати, постой спокойно хоть минутку.

– Ах, вот оно как! А кто с пеной у рта доказывал, что движения нет? – торжествовал Антисфен.

Сегодня мы уже другие и, пожалуй, не будем спорить, а согласимся с еще одним античным мыслителем, Гераклитом, что все течет и все изменяется. Но наше стремительное время порой заводит в тупик: изменений в жизни бывает так много, что начинаешь невольно подозревать и саму жизнь, и ее законы в некоторой непоследовательности. Однако и в этом античные греки навели определенный порядок. Аристотель, ученик Платона, в своей работе «Физика» разделил все возможные движения на четыре типа:

1. Изменение положения тел друг относительно друга.

2. Количественное изменение – рост, изменение размера.

3. Качественное изменение – изменение свойств.

4. Существенное изменение, которое есть разрушение и новое рождение.

Но Аристотель был мудр и не остановился на этом. Он серьезно задумывался над тем, что все изменения имеют свои причины и свою цель, свою направленность. Сегодня вопросы «почему?», «откуда?», «а дальше что?» мы склонны относить скорее к детским, но так уж ли они просты, как может показаться на первый взгляд?

Например, причины изменений, которые мы наблюдаем здесь, на Земле, покрыты поистине «звездной пылью». Откуда взялась эта таблица химических элементов, из которых «собрано» все в природе и в нас самих?

Рождение (или синтез) элементов происходило в звездах. Сама звезда рождается, когда в ней начинается превращение самого легкого элемента – водорода – в гелий. И для этого нужны особые условия, не реализуемые на Земле, а именно: высокие температуры и высокие давления.

Но и сами звезды бывают разные. Есть звезды первого поколения, в которых происходит синтез элементов до кислорода; в звездах второго поколения синтезируются элементы до железа, а в звездах третьего поколения – все дальнейшие.

У звезды тоже есть свой жизненный цикл. Когда он заканчивается, кольцеобразная оболочка звезды, состоящая из элементов и простых молекул, увеличивается, звезда затухает, вся эта кольцеобразная масса «схлопывается» и происходит взрыв – рождение сверхновой звезды. Все рожденное звездой вещество разлетается по Вселенной, и его частицы становятся самостоятельными кирпичиками для следующих звезд и других объектов.

Как же тогда быть со знаменитым изречением omnia transit – «все проходит»? Получается, что его никак невозможно трактовать как то, что все предается забвению. Вселенная находится в движении, в ней все идет своим путем: не исчезает, а изменяется, трансформируется. Слово «трансформация» пришло в наш язык от латинского transformatio и означает «преобразование, превращение».

Дмитрий Иванович Менделеев расположил все химические элементы, которые когда-то родились в звездах, а теперь «живут» здесь, на Земле, согласно их свойствам.

Взглянем на таблицу. По горизонтали элементы плавно изменяют свои химические и физические свойства: от ярко выраженных металлов (например, натрия) к диэлектрикам и благородным газам («благородными» их назвали из-за уникальной способности практически не менять свои свойства). При переходе на новый период мы возвращаемся опять к металлу, но с несколько усиленными качествами, и опять движемся по горизонтальному ряду к диэлектрику и далее – к благородному газу. Очевидна частичная повторяемость, но не полный возврат к старым свойствам: ведь каждый период начинается со щелочного металла, но более активного, чем на предыдущей ступени. И Дмитрий Иванович это заметил: его периодический закон состоит в периодическом возвращении к началу, к истокам. Вот и получается: чтобы идти вперед, надо вернуться.

Но периодическое повторение свойств на новом этапе происходит не только в химических элементах, но и в биологических системах.