Александр Никонов - Эволюция на пальцах

До Дарвина виды казались неизменными в силу длительности процессов. Ненаблюдаемое зарождение жизни имело ту же причину — для зарождения жизни «из грязи» нужны были не десятки тысяч лет, как для трансформации видов, а миллионы или сотни миллионов. Но получение химиками органики из неорганики свидетельствовало: ребята, усложнение химических веществ возможно — между живой и мертвой материей нет непреодолимой грани! Скорее всего, и сама жизнь явилась результатом эволюции, так же как и её дарвиновское пластичное изменение.

Поэтому сейчас никто из ученых не думает, будто жизнь существовала всегда, хотя относительно недавно — всего сотню лет назад — были и такие взгляды в науке. Теперь физики знают о зарождении мира так много, что с высоты этих знаний совершенно ясно — никакие формы жизни, то есть сложные структуры, в ранней вселенной существовать не могли. Но эволюция уже шла!

Эволюция началась сразу, как только появился мир. Эволюция присуща не только живой материи, это свойство материи вообще. Она шла до возникновения жизни — и породила жизнь, она продолжает идти и сейчас — «над» жизнью, о чём мы ещё поговорим.

Сейчас мы на примере эволюции элементарных частиц посмотрим, как развивалась вселенная, и поймём общие законы развития — а это и есть цель нашей книги. Вот как всё у нас с вами здорово получается, просто везунчики какие-то!

Вы, мои читатели, — люди современные и продвинутые и наверняка знаете, что всё в мире состоит из атомов — мама, папа, селёдка, конфетка, стол, ветер, вода и прочие объекты. Ещё наверняка вы краем уха слышали слово «молекула» — это тоже, вроде бы, мельчайшие частицы, не видимые глазом, из которых состоит всё вещество. В чём же разница между молекулами и атомами?

В том, что молекулы собираются из атомов. Атомы — простейшие вещества, элементарные.

А молекулы, составленные из атомов, как поделки из деталей конструктора, — это сборные конструкции. Они могут быть весьма сложными. Молекулы живого вещества — самые сложные из известных. Они, как, например, молекула ДНК, могут состоять из миллиардов атомов.

Сколько же вообще видов атомов бывает в природе, то есть сколько существует элементарных веществ, из которых строится мир? Ответ на этот вопрос давно известен науке — элементарных химических веществ несколько десятков. И все они собраны в таблице Менделеева. В ней — только простейшие вещества: металлы, углерод, сера, газы. Например, кислород и азот — два газа, из смеси которых по большей части состоит воздух. Азот и кислород — простые вещества. Кроме них, в воздухе содержится углекислый газ, который выдыхают из лёгких живые существа. Это сложное вещество: его молекула сложена из трех атомов — двух атомов кислорода и одного атома углерода. Что такое углерод, вы знаете — это уголь. От слова «уголь», собственно, и произошло название этого химического элемента.

Поваренная соль — это сложное вещество, её молекулы собраны из атомов металла натрия и газа хлора, поэтому научное название поваренной соли — хлорид натрия.

Вода — тоже сложное вещество: каждая её молекула состоит их двух атомов водорода и одного атома кислорода.

В основном нас окружают сложные вещества, простые в бытовой обстановке ещё поискать надо. Кстати, поищите! Весьма советую заняться этим увлекательным делом вместе с родителями. Получится смешно: если родитель, конечно, не химик, не физик, не астроном, не биолог, а простой нормальный человек и маленько забыл, чему его в школе учили и что такое таблица Менделеева, он будет всё время ошибаться и задумываться. При этом у тебя, дорогой читатель, перед папой и мамой будет преимущество — подсказка в виде той самой таблицы Менделеева, нарисованная чуть ниже. Всё, что в ней указано, — это простые, то есть элементарные вещества природы. Собственно, таблица так и называется — Таблица химических элементов. Из этих элементов складывается мир и все его сложные вещества.

Рис. 14. Так выглядит таблица Менделеева. В ней даны латинские обозначения элементов, их название и порядковый номер

Тут я просто вынужден немножко рассказать об устройстве материи. Если вы читали мою книгу «Физика на пальцах» или «Астрономия на пальцах», вы про это уже знаете. Но я все равно советую прочесть то, что написано ниже, ибо, во-первых, повторение — мать учения, а во-вторых, читать меня — одно удовольствие! Даже два удовольствия, если к удовольствию ещё и пользу прибавить, поскольку польза всегда в радость…

Вы уже знаете, что абсолютное большинство веществ и предметов вокруг нас — сложные. Их мельчайшие неделимые частицы называются молекулами. Почему «неделимые»?

Потому что молекула — самая маленькая частичка вещества, которая ещё обладает свойствами этого вещества. Если разделить эту мельчайшую частицу составного вещества, то она развалится на атомы других веществ с другими свойствами.

Например, вода. В обычных условиях она жидкая, прозрачная, неэлектропроводная (в чистом виде). У неё ещё много других свойств — плотность, теплоёмкость, теплопроводность и так далее. Но если самую маленькую частичку воды — её молекулу — разложить на составные части, то получится два атома водорода и один атом кислорода. Водород — это газ. Кислород — это газ. И свойства этих составных частей воды далеки от свойств самой воды. Это вообще не вода!

То же самое с солью. Разделите на части молекулу поваренной соли, то есть самую маленькую частичку, которая ещё обладает свойствами соли, и вы получите то, что солью не является, — атом металла натрия и атом ядовитого газа хлора.

Если все молекулы всех веществ в мире разделить на атомы (а разных веществ в мире — миллионы!), останется только набор всего из несколько десятков химических элементов таблицы Менделеева.

Теперь вопрос: а мельчайшие частицы химических элементов — атомы — можно разделить на части? Известно, из чего они сделаны?

Известно! Все химические элементы, среди которых такие непохожие, как золото, ртуть, серебро, сера, железо, йод, углерод, кислород, водород, уран и десятки других, состоят всего из трех частиц в разных пропорциях.

Весь вещественный мир, все предметы вблизи нас и в далеком космосе сделаны всего из трех частичек, имя которым — протон, нейтрон и электрон. Принципы их взаимодействия я в подробностях сейчас описывать не буду, вы прочтёте это в книге «Физика на пальцах». Здесь — лишь в самых общих чертах.

Протон — элементарная частица, имеющая положительный электрический заряд. Электрон — очень маленькая элементарная частица (почти в две тысячи раз легче протона), имеющая отрицательный электрический заряд. Нейтрон — частица размером с протон, но электрического заряда не имеющая, нейтральная, отсюда и название.