Георгий Гуревич - Лоция будущих открытий: Книга обо всём

Порядок обозначил грани неведомого — «горизонты» — водород и уран. Перед водородом и после урана — широчайшие поля для открытий. Они и были сделаны в XX веке: элементарные частицы до водорода и радиоактивные элементы около и после урана.

Внутри же ряда обнаружилась закономерность: периодическое повторение химических свойств. И это позволило построить таблицу, где в каждой строке щелочность уменьшалась, а кислотность возрастала. По вертикали же, в каждом столбике таблицы, щелочность усиливалась, кислотность падала.

Пока что я рассказываю общеизвестные школьные истины, чтобы подчеркнуть ход мысли Менделеева. Ход мысли — метод!

Итак, был найден порядок, установленный природой. Нашлись и отклонения: по три элемента в одной клетке (железо, кобальт, никель), а в клетке лантана позднее пришлось разместить целых пятнадцать элементов. Величие Менделеева, в частности, состояло и в том, что для него эти мелкие зигзаги не заслонили общую картину. Общую! Постараемся следовать его примеру.

Де — Щанкуртуа, один из предшественников Менделеева Д. И. (у всех были предшественники) предлагал строить таблицу элементов, навивая ось на цилиндр. Если сделать это, добавляя сведения, которых не было в XIX веке, получается довольно наглядно. Особенно четко видны в таком варианте отклонения от правила, даже правила отклонений от правила. Строки таблицы при этом превращаются в витки спирали, напоминая о диалектичности природы.

Яснее видны переход в противоположность (после сильной кислотности, например у хлора, следует перескок через инертный аргон к сильно щелочному калию) или повторение качества на новом уровне: после лития — более активный натрий, после натрия — еще более активный калий.

Когда таблица построена, на ней видны не только ее границы — горизонты, — но и пустые клетки, белые пятна, нечто пропущенное наукой. О белых пятнах можно строить гипбтезы на основе интерполяции, т. е. предполагая, что свойства элемента в промежутке промежуточные. Именно так предсказал Менделеев свойства еще неоткрытых элементов: скандия, галлия, германия. Для гипотез же о белых просторах неведомого за горизонтом имеются два приема — экстраполяция и аналогия. Все прочие методики — комбинация этих двух приемов.

Простая экстраполяция: за горизонтом продолжается уже известная тенденция к росту или к уменьшению и по такой же формуле. Но так как природа изменчива и непрямолинейна, заведомо известно, что где–нибудь рано или поздно найденная закономерность иссякнет. Поэтому надежнее сочетать экстраполяцию с аналогией, сравнивая данный виток (строку) с другими витками или данную ось с другими осями.

Подведем итоги.

Методика этой книги такова:

1. Напоминаются факты: о химических элементах, о неживой природе, о разуме, о науке. Факты, а не теории!

2. Выбирается ось для их расстановки, количественная или качественная. Факты выстраиваются по оси.

3. Отмечаются белые пятна, а также границы известного, ось уходит за горизонт.

4. Изучаются закономерности изменения свойств на оси.

5. На основе закономерностей строятся гипотезы о предполагаемых открытиях в белых пятнах и за горизонтом.

Методика сформулирована. Приступаем к применению

Порядок изложения продиктован методикой. Факты. Расстановка. Горизонты и белые пятна. Закономерности. Гипотезы. Буду придерживаться его во всех разделах.

Итак, факты. Атомы, звезды, горы, песчинки, кристаллы, молекулы, галактики, электроны… Не будем тратить время, перечисляя все, что есть в неживой природе. Имеем в виду любые тела, а также их свойства.

Расстановка. Надо выбрать ось для расстановки фактов. Не такая это простая задача. Для неживой природы возможны оси:

пространственные (местоположение, удаление от нас, размеры тел);

вещественные (масса, плотность);

временные: дата (местонахождение во времени, удаление от нас в прошлом или в будущем), срок существования (как бы размер тела во времени), событийность (аналогия массе), частота (аналогия плотности), но все это будет объясняться позже;

энергетические: энергонасыщенность (аналогия массе), энергоемкость (аналогия плотности), и то и другое по кинетической энергии, внешней — механической и внутренней — тепловой, а также потенциальной, положительной и отрицательной. Это тоже будет разбираться отдельно.

Я перебрал все эти оси. Наиболее характерной для неживой природы оказалась ось масс. На ней закономерности проявляются ярче всего.

В начале XX века такой выбор казался бы самым естественным. Тогда считали, что масса — это количество материи. Теория относительности осложнила вопрос; выяснилось, что масса зависит от скорости. Появилось определение: масса — мера инерции, мера сопротивления нарушению покоя. Вторичное что–то! Однако ныне становится ясным, что масса — это количество энергии, потраченное на создание движущегося тела. Пожалуй, существенная характеристика. Неудивительно, что от нее зависят основные свойства. Итак, нанизываем тела на ось масс, расставляя их но порядку (см. табл.1).

Начинаем от человека — условная точка отсчета. Мы для себя — мера вещей. Природу мы сравниваем с собой, от себя отмеряем близкое и далекое.

От человека вверх — скалы, горы, острова, моря; затем тела небесные: астероиды, планеты, звезды, звездные скопления вплоть до галактик и метагалактики, которую в последние годы принято называть Вселенной с большой буквы.

От человека вниз — клетки, молекулы, атомы, атомные оболочки и ядра, элементарные частицы, кварки и глюоны, фотоны.

Горизонты уже обозначились. Верхний — на уровне около 1054 г, нижний — около 1047 г. За ними океан неведомого, архипелаги открытий. Но, как условились, прежде чем пускаться в плавание по неведомому, надо отметить закономерности изведанного участка.

Даже неудобно называть участком маршрут длиной в сотню порядков.

Закономерности. Вертикаль. Сразу же бросается в глаза свойство, которое буду называть «этажностью». У каждого типа тел определенные границы массы — от сих и до сих. Тела как бы чуждаются друг друга, занимают определенные полки на оси масс, иногда с резкими границами, иногда с промежутками между «этажами».

Под «этажами» подразумеваем интервал существования данного типа тел в пространстве или же во времени. В неживой природе этажи почти всегда, но все же не всегда, совпадают со структурными уровнями материи. Галактики состоят из небесных тел, небесные тела — из молекул и атомов, молекулы — из атомов и т. д. Однако в дальнейшем, когда мы в следующих разделах перейдем к жизни и ее проявлениям, окажется, что этажи необязательно связаны со структурностью.