Игорь Адабашев - Мировые загадки сегодня

Началось все с мелочи. Д. Пиккарди, являясь большим авторитетом в области исследования воды, работал с коллоидными растворами (коллоид — особая взвесь очень мелких частиц в воде). Однажды он обратил внимание на то, что одна и та же простая реакция осаждения частичек на дно пробирки, если только эта реакция достаточно чувствительна, при прочих абсолютно равных условиях протекает в разное время с разной скоростью.

Но почему? Совершенно одинаковые коллоидные растворы, одинаковые пробирки стоят на одном и том же столе, в одной и той же лаборатории, при одной и той же температуре. Но сегодня частички оседают за одно количество минут, а через несколько дней — за другое. Отклонения, правда, чрезвычайно малы, но эта тончайшая разница есть, и она была подтверждена статистически после большого количества опытов.

Вот и опять природа поставила загадку. Точнее, две. Во-первых, зависимость реакции от времени, когда она проводится, должна свидетельствовать о том, что в окружающем пространстве постоянно действуют изменяющиеся силы, ранее не учитываемые. Но какие?

Во-вторых, вода, это замечательнейшее вещество, без которого не могла зародиться и не может существовать жизнь, способна реагировать на воздействие этих меняющихся во времени сил. Но как?

Здесь надо оговориться, что в последнее десятилетие биологи, а за ними и физики начали постепенно описывать точным языком науки высокую реактивность, изменчивость воды. В частности, в газетах и журналах много писали о влиянии магнитного поля на воду. Опыты советского профессора В. И. Классена показали, что вода почти сутки «помнит» воздействие на нее электромагнитного поля. «Омагниченная вода» меняет свое поверхностное натяжение, электропроводность и скорость протекающих в ней реакций. По-разному ведет себя вода талая, дистиллированная и дождевая. Хотя, казалось бы, это всего-навсего три сорта той же самой «очищенной» от химических примесей воды. Есть еще много капризов, а точнее, аномалий воды, и для них имеется очень мало объяснений.

Некоторую ясность вносит предложенная еще в 1933 году известным английским ученым Дж. Берналом структурная теория воды. Теперь существуют разные ее модификации, но суть берналовского предположения сводится к тому, что вода обладает определенной молекулярной геометрической структурой. Два атома водорода, соединенные с атомом кислорода, образуют молекулу, у которой по краям тетраэдральной формы расположены четыре водородные связи, позволяющие ей сцепляться с другими молекулами воды. Такое ажурное структурное построение создает эластичные «пружинящие» связи, делающие воду столь пластичной и подвижной.

Мы говорили, что основной элемент органического мира — углерод образует молекулы тетраэдральной структуры, и тоже с четырьмя связями. Таковы метан, метанол (древесный спирт) и другие углеводороды. Кстати, напомним, что тетраэдр — четырехгранник, все грани которого — треугольники. Вряд ли можно считать простым совпадением тетраэдральную форму наипростейших «кирпичиков» органического мира — углеводородных соединений и молекул воды — второй основы живого. В этой одинаковости, сопровождающейся чрезвычайной активностью, подвижностью и схожей «чуткостью» к определенным процессам, по всей вероятности, кроется еще одна не совсем познанная закономерность природы, ведущая в конечном результате к неизбежному образованию сверхсложных биологических молекул.

Чтобы прояснить, какие силы сказываются на изменениях скорости оседания частичек в пробирках и как они, эти силы, могу действовать на коллоидальный вязкий комочек, сделаем еще одно отступление.

Современные точные науки (в первую очередь физика и химия) стоят на крепчайшем фундаменте — воспроизводимости изучаемых явлений. Если ученый А правильно открыл какое-то явление, точно описал условия эксперимента, то ученые Б и В получат тот же самый результат и в 10, и 100, и 100 000 случаях при тех же условиях. Профессор А. И. Китайгородский в книге «Реникса» писал: «…Дело в том, что символом веры всякого естествоиспытателя, правилом, без которого не могла бы существовать наука, является положение: если природу поставить несколько раз в одинаковые условия, то она должна откликнуться на тождественные ситуации одинаковым образом. Вот это и значит воспроизводимость факта».

Но тут есть одна загвоздка. В природе, как известно, существуют простые «закрытые» системы, обменивающиеся с внешней средой только энергией, и «открытые», обменивающиеся энергией и веществом. Все живые существа, с их постоянным обменом веществ, являются сложными открытыми системами. Но не только живые. Водные растворы, эти неоднородные сложные молекулярные построения, также являются открытыми системами.

Давно было установлено, что практически результаты многих точных опытов, проводимых с открытыми системами, даже если они проводились в совершенно одинаковых условиях, всегда колеблются или, как говорят ученые, флуктуируют. В переводе с латинского это означает колеблющийся, изменчивый. В чем здесь дело? Твердо веря в несокрушимость принципа воспроизводимости, биологи были склонны в любом своем опыте допускать погрешности и горячо надеялись, что со временем физика и математика выведут биологию на пути высокой точности.

Точность действительно начала утверждаться в биологии. И тут случилось прямо противоположное тому, что от нее ожидали. Более тщательные измерения показали, что флуктуации есть даже там, где их раньше не могли обнаружить, а в опытах, где они были известны ранее, установили постоянное изменение этих колебаний.

Живые организмы и вообще сложные открытые системы развились и существуют в непосредственном контакте со всеми силами природы, в том числе воздействиями космоса. Конечно, и простые закрытые системы подвергаются воздействию всех сил природы и должны бы на них реагировать. Но сложное построение открытых систем позволяет реагировать на ничтожно малые воздействия окружающей среды. Вот вам наглядный пример. Один грамм вещества в коллоидальном состоянии обладает поверхностью в целый квадратный километр! На этой обширной поверхности возникают электрические заряды, на нее опираются жидкие структуры, тут возникают силовые поля. И все вместе это может мгновенно измениться под влиянием даже фантастически малых сил. А ведь живое как раз и построено из подобных коллоидов, жидких структур, необычайно сложных миллионных и миллиардных сочетаний атомов. Качественно это, как мы уже говорили, формы движения материи, находящиеся совсем на другом уровне, чем атомы или простые молекулы.

Вот что еще принципиально важно. Открытые системы, как правило, не выносят мощных, грубых воздействий, будь то просто удар — физическое приложение механической силы, нагрев, электрический ток, магнитные и другие силы. Все это калечит и убивает жизнь. В жизненных процессах действуют малые электрические и магнитные поля, малые температуры, давления, свечения. Настолько малые, что о многих процессах мы узнали недавно (скажем, о биотоках) или только теперь узнаем (например, о своеобразном, чрезвычайно слабом свечении белковых веществ).