Райан Норт - Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля

Причина того, что мы описали именно такую систему, состоит в том, что в ней рассматриваются либо абсолютная истинность, либо абсолютная ложь, и ничего между ними, то есть это бинарная логика. И как вы увидите в разделе 17, бинарная логика пригодится вам для создания машин, которые мыслят столь же логично, как и вы сами, но в тысячи раз быстрее.

Логика – единственный способ придумать видеоигры и смотреть кино в кровати снова.

СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЦИВИЛИЗАТОРА:

Большое пожалуйста.

На этом завершается большой раздел, посвященный технологиям, к которым вы обращаетесь, чтобы справиться с обычными человеческими жалобами, и теперь мы переходим к химии, философии, искусству и медицине: областям знания, которые даже пусть и не запрашиваются так часто, все же значительным образом совершенствуют любую цивилизацию.

Хитрость в химии в том, чтобы никогда… не реагировать слишком остро.

Химия – это искусство выкапывать разные штуки из земли и превращать их в другие, более полезные. Подобная трансформация может происходить в разных формах, и, чтобы полностью изучить их все, понадобится целая жизнь. У нас есть всего несколько страниц, так что приготовьтесь к очищенной, взрывающей мозг информации.

Это один из наиболее фундаментальных вопросов, которыми когда-либо озадачивалось человечество, и на то, чтобы получить ответ, ушло не одно тысячелетие умственной работы. У вас нет столько времени, поэтому вот вам: вещи состоят из атомов. Атомы представляют собой крошечные кусочки материи около 0,1 нм размером. Центр атома занимает ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, и в нем сосредоточено 99,9 % атомной массы.

Существует более ста разных видов атомов, называемых «химическими элементами». Количество протонов в ядре каждого атома определяет, к какому элементу тот принадлежит: любой атом с 1 протоном будет водородом, с 8 протонами – кислородом, с 33 – мышьяком. Поскольку кислород нужен вам для выживания, а мышьяк является смертельным ядом, вы наверняка захотите узнать, сколько протонов содержат атомы разных элементов.

И тут вам повезло, поскольку мы изложили всю информацию по этому поводу в большой таблице, именующейся периодической таблицей элементов (приложение В). Таблица полная, соответствует научным представлениям на 2041 н. э., когда в ней произошли последние изменения. Атомы не могут терять или добавлять протоны, не превращаясь при этом в другие элементы, зато они могут добавлять или терять нейтроны и оставаться тем же, чем и раньше, такие варианты называются изотопами.

Изотоп с большим количеством нейтронов будет весить больше, чем изотоп с меньшим.

Вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны, они двигаются по разным орбитам, одни находятся ближе, другие дальше. На самой маленькой орбите может находиться два электрона, на второй – 8, на третьей 18 и так далее, где количество электронов определяется формулой 2(n 2), где n – номер орбиты, начиная от ядра.

И хотя электроны имеют тенденцию держаться ближе к ядру, внутренние орбиты не всегда должны быть заполнены электронами прежде, чем начнут «заселяться» внешние.

С учетом всего этого грубая модель атома может выглядеть следующим образом (рис. 49).

Рис. 49.Схематическое изображение нескольких элементов. Если вы ждали тут химическую шутку, то мы приносим наши извинения. Не в этот раз

Атомы могут комбинироваться с другими атомами, формируя таким образом молекулы: именно это и есть химические реакции, о которых вы слышали ранее. Электроны, расположенные вокруг атома, могут дать вам намек на то, насколько активен тот или иной из них: атомы желают, чтобы их внешние орбиты были заполнены электронами, так что элементы, добившиеся такого состояния, будут куда менее охотно вступать в реакции, чем их собратья, имеющие свободные ячейки.

И в общем все происходит так, как можно этого ждать: элементы с двумя дополнительными электронами имеют тенденцию вступать в реакцию с элементами, которым нужны два электрона для заполнения внешней орбиты. Это означает, что атомы, чья внешняя орбита (или оболочка) заполнена, – такие, как гелий или неон, – не будут вообще вступать в реакции.

Гелий и неон столь пассивны, что долгое время считалось – их невозможно встретить в составе молекул. На самом деле подобные молекулы существуют, изготовить их не такое уж большое дело, но они обычно возникают при предельно высоком давлении и (или) предельно низкой температуре.

Давайте посмотрим на воду как на пример химической реакции: два атома водорода и один атом кислорода могут образовать комбинацию, чтобы получилась вода, или Н 2О (2 говорит, что у нас тут два атома водорода). У кислорода на внешней электронной оболочке имеется шесть заполненных слотов, а у атомов водорода по одному электрону, так что два атома водорода делятся электронами с одним атомом кислорода, формируя молекулу воды, и если можно сказать об атомах, что они «счастливы» [205], то тут они находятся именно в таком состоянии.

Подобный дележ электронов называется ковалентной ат омной связью.

Но есть другой аспект, который необходимо рассмотреть: электрический заряд. Электроны несут отрицательный заряд, протоны – положительный, и поскольку у большинства элементов число нейтронов и протонов совпадает, то эти заряды обнуляют друг друга и атомы оказываются электрически нейтральными.

Тем не менее атомы не всегда делятся электронами, как это происходит в случае с водой. Иногда они могут обмениваться ими, и когда это происходит, то есть один из атомов теряет электроны, а другой их приобретает, в результате мы получаем два атома с разным по знаку зарядом. А противоположности (не только в химии, но и в романтических отношениях) притягиваются, в то время как подобия отталкивают друг друга.

Пример этого: натрий (Na в периодической таблице) может похвастаться 11 электронами: 2 на первом уровне, 8 на втором и 1 на внешнем. Хлор (Cl) имеет 17 электронов, что значит 2 на первом, 8 на втором и 7 на внешнем. Хлору требуется 1 электрон, чтобы заполнить внешний уровень, а если натрий избавится от одного, то его внешний уровень тоже станет полным, так что обмен происходит.

Но натрий, лишившись электрона, получает положительный заряд, а хлор, приобретая лишний, – отрицательный. Поэтому они притягивают друг друга и образуют соединение NaCl, или соль, а связь, возникшая благодаря электрическому притяжению, именуется ионной.