Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

Резюмируя, можно сказать, что старой идее о vis vitalis можно придать следующую простую физическую интерпретацию:

(vis vitalis) = (дефицит энтропии) = —(энтропия) = - k log (вероятность материальнои структуры и движения).

То, что живые организмы подчиняются законам физики, можно назвать первым, основополагающим принципом биологии.

— Насколько я понимаю, — заметил мистер Томпкинс, — этот принцип по праву надлежит считать выдающимся достижением биологии. Он означает, что природа более не разделена на две принципиально различные части — на живое и неживое. Интеллектуально этот принцип более удовлетворительный, чем старые идеи. Мне кажется, что этот принцип свидетельствует о том реальном прогрессе, которого достигло наше мышление.

— Некоторый прогресс действительно достигнут, — кивнул в знак согласия Уилфред, — но с определенной точки зрения принятие принципа, о котором мы сейчас толкуем, можно рассматривать и как возврат к идеям, высказанным давным-давно. Идея о том, что наш мир состоит из двух составляющих, материи и духа, не столь давняя. Если я не ошибаюсь, она была высказана в конце классической эпохи. До того никто не ставил под сомнение единство мира. Например, древние египтяне считали, что люди и боги, тела и души, животные и растения, земля и небо были сотворены из одной субстанции, или попросту говоря, из одного и того же вещества. Как ты предпочитаешь называть эту субстанцию — материей или духом, не имеет значения. Как видишь, наши современные представления о единстве мира имеют очень глубокие корни, а идея о двойственности в действительности представляет собой лишь краткий эпизод в истории мысли.

Замечание сына о представлениях древних напомнило мистеру Томпкинсу кое-что из недавно прочитанного.

— Твое описание развития растений, — произнес он, — очень напоминает представление древних греков о том, что растения развиваются, складывая корни, стебли и листья из каменных атомов почвы, водяных атомов дождя и огненных атомов солнечных лучей.

— Ты прав, папа, — согласился Уилфред. — Древнегреческие философы были очень умными людьми и высказывали весьма разумные идеи, хотя они, так сказать, занимались философствованием в чистом виде без каких-либо подкрепляющих эмпирических данных. Греки считали, что существуют атомы четырех различных сортов — атомы воздуха, воды земли и огня. По их представлениям почва была смесью земли и вода, т.е. грязью. Теперь мы знаем, что хотя греческие мыслители были правы в основном, но ошиблись в деталях. Согласно современным представлениям воздух представляет собой смесь азота и кислорода с небольшой примесью двуокиси углерода — химического соединения углерода и кислорода. Вода представляет собой химическое соединение кислорода и водорода, а камни, или земля, — сложную смесь химических соединений кислорода, кремния, алюминия, железа, щелочных металлов и много чего еще. С другой стороны, представление древних греков об атомах огня, которые происходят от солнечных лучей и высвобождаются при горении дерева, в каком-то смысле было более правильным, чем то, которое господствовало в современной науке до 1900 года, когда Макс Планк ввел понятие квантов света. Ныне кванты света, обычно называемые фотонами, считаются одной из разновидностей элементарных частиц известных в ядерной физике наряду с нейтрино, электронами, нуклонами и другими частицами. Здесь древние греки были не так уж далеки от истины. Однако они заблуждались, полагая, будто воздух не играет никакой роли в развитии растений.

Теперь мы знаем, что развивающееся растение получает углерод из содержащейся в воздухе двуокиси углерода, а водород и кислород — из почвенной воды. По совсем иным представлениям почва представляет собой не просто влажный песок. Она содержит также небольшие количества различных солей и органических веществ, образовавшихся в результате разложения некогда существовавших растении.

— Ты имеешь в виду окаменевшие деревья? — попробовал уточнить мистер Томпкинс.

— Нет, нет! Окаменевшее дерево — это самый настоящий минерал.

Исходные органические соединения, некогда содержавшиеся в древесине, были замещены в особых условиях неорганическими кремниевыми соединениями. Окаменевшее дерево сохраняет форму ствола дерева, упавшего миллионы лет назад, но от первоначального химического состава древесины в нем ничего не осталось. Если растолочь кусок окаменевшего дерева и смешать получившийся порошок с водой, то хорошей почвы не получится. Для развития растений жизненно важную роль играют крохотные количества органических веществ от предсуществовавших растений и солей, которые остаются в золе, после того, как сгорят дрова. Но основная масса развивающегося растения образуется из содержащейся в воздухе двуокиси углерода и воды в почве.

— Трудно поверить, — признался мистер Томпкинс сыну, — что основная масса тела растения берется из воздуха, а не из почвы.

— Попробуй взглянуть на это с иной точки зрения, — предложил Уилфред. — Представь себе, что у тебя в саду растет могучий дуб. Если его толстый ствол и ветви образовались из атомов почвы, на которой растет дуб, то в земле вокруг дуба должна была бы образоваться яма, тогда как никаких ям вокруг дубов не образуется.

Мистер Томпкинс вынужден был признать аргумент сына весьма убедительным.

— А откуда берется двуокись углерода в воздухе? —поинтересовался он.

— Отчасти она образуется при лесных пожарах, гниении отмерших растений и дыхании животных, но главным образом при вулканических извержениях, которые также выбрасывают в атмосферу из недр Земли различные соединения фосфора и серы, необходимые для жизни.

Разумеется, поглощаемая растениями двуокись углерода непрерывно разлагается с выделением свободного кислорода. Но если бы в какой-нибудь катастрофе, например, в результате ядерной войны, вся растительность на нашей планете оказалась уничтоженной, то содержащийся в воздухе кислород постепенно израсходовался бы на всевозможные процессы окисления, и поскольку запас кислорода не пополнялся бы за счет фотосинтеза в листьях растений, наша атмосфера превратилась бы в смесь азота и двуокиси углерода. Как показали последние исследования, атмосфера Марса отличается высокой концентрацией двуокиси углерода при полном отсутствии свободного кислорода, что свидетельствует об отсутствии растений и, следовательно, животных на этой планете.

— Мне приходилось слышать, что в растениях происходит процесс, который называется фотосинтезом и приводит к выделению свободного кислорода, — заметил мистер Томпкинс, — но должен признаться, что до сих пор я не знаю, как именно происходит фотосинтез.