О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Краеугольным камнем представлений химика является положение о том, что материальные тела построены из 92 естественных элементов. Фалес Милетский (около 630 г. до н. э.) в свое время полагал, что материя состоит из одного или очень немногих первичных субстанций. В основе всего лежит вода, считал он, подобно тому как сегодня мы говорим, что все построено из кварков или чего-то похожего. Позже всеобщее признание получила теория, согласно которой все вокруг нас построено из четырех элементов: воды, земли, воздуха и огня, которые могут существовать в разных формах как сами по себе, так и в смесях. Одной из форм элемента “земля” было золото, и многие из ранних химиков (которых мы теперь называем алхимиками) потратили массу времени и усилий на то, чтобы заставить “землю” превратиться в желтый металл.
Хотя это им не удалось, они добились многого. Так, они изобрели перегонку1), научились получать многие вещества, например
^Считается, чю перегонку изобрела еврейка Мария, весьма образованная дама, которая жила в Александрии во И веке нашей эры. Говорят, она впервые использовала и водяную баню, которую и сейчас применяют химики. Французы до сих пор называют это приспособление “bain-marie".
Люди античных времен, бедняги, имели возможность пить только вино и пиво крепостью не более 14°: при такой концентрации спирта дрожжи прекращают брожение и погибают.
Крепкие напитки, подобные виски, появились много позже, в средние века, хотя Мария изобрела перегонку задолго до того.
Г, —305
окислы металлов, соли и кислоты. Без их работы дальнейший прогресс был бы невозможен. Развитие современной химии началось лишь в XVIII веке, когда химики стали использовать весы. Вскоре они установили, что при химических реакциях вес взаимодействующих веществ не меняется. Например, когда в замкнутой камере горит свеча, вес всей камеры остается постоянным, хотя вес свечи и уменьшается. Это позволило сформулировать закон сохранения материи; хотя материя может переходить из одной формы в другую, ее вес (точнее, масса) всегда остается неизменным1).
Продолжая применять весы, химики обнаружили, что вещества взаимодействуют друг с другом в строго определенных весовых соотношениях. Возьмем пример из современной химии: при горении водорода (его соединении с кислородом, 2Нг + Ог = 2НгО) один грамм его реагирует с 8 граммами кислорода, образуя 9 граммов воды. Подобного рода наблюдения вдохнули новую жизнь в атомистическую теорию Демокрита (460-370 г. до и. э.). Поскольку было показано, что водород соединяется с кислородом в весовом соотношении 1:8, или 2:16, а кислород с углеродом (С) в соотношении 32:12, это легко будет понять, если мы припишем атому водорода вес 1, атому кислорода 16, а углерода — 12. Тогда соединение водорода с кислородом можно будет записать как ИгО, а кислорода с углеродом — как СОг- Представление о том, что материя состоит из атомов, дает очень хорошее и легко понятное объяснение правилу весовых соотношений.
Отметим, однако, что все это еще не “доказывает”, что материя состоит из атомов; остается место и для альтернативных гипотез. Дело в том, что вещества могли бы взаимодействовать в определенных весовых соотношениях, даже если бы они не были построены из атомов. Это подчеркивал великий физико-химик Оствальд, который до конца XIX века в существование атомов не верил. И известные в то время фактические данные отнюдь не исключали такую позицию.
Но вскоре начали накапливаться принципиально новые данные. Оказалось, например, что если пропустить рентгеновские лучи с длиной волны, соизмеримой с размерами атомов, сквозь какой-либо кристалл, то они образуют на поставленной за ним фотопластинке весьма специфическую картину пятен. Это легко объяснить (если принимать волновую теорию света) дифракцией
1)Впоследствии было установлено, что в особых условиях, вне сферы действия законов химии, масса и энергия могут взаимопревращаться согласно знаменитому уравнению Е = тс2, где Е — энергия, т — масса, ас — скорость света. Принцип сохранения и в этом случае верен, но только в расширенной формулировке: постоянной остается сумма массы и энергии.
лучей на атомах кристалла, т. е. явлением, которое невозможно понять, если кристалл состоит из гомогенного вещества. Этот опыт — убедительное свидетельство в пользу атомной теории. Ее подтверждают теперь и многие другие результаты, и сегодня справедливость этой теории считается твердо установленной.
Когда первые данные такого рода стали известны Оствальду, он без колебаний признал атомы реальными объектами. Такое поведение для ученого было несколько необычным. Конечно, настоящие ученые должны были бы всегда руководствоваться фактами, но на деле многие из них с трудом отказываются от привычных теорий даже тогда, когда факты говорят против них.
Факты и творческое воображение
Наука начинается с того, что ученые называют данными или наблюдениями, а обыватель — “фактами”. В рассмотренном выше примере данные, или наблюдения, — это сведения о весовых соотношениях реагирующих веществ. На следующем этапе творческое воображение ученого создает объясняющую их теорию или гипотезу. В нашем случае это гипотеза о том, что существуют невидимые материальные частицы — атомы, способные соединяться друг с другом. Ученый ири этом вовсе не “открывает” атомы, а создает их своим воображением. Сказанное относится к любым научным гипотезам и вообще к результатам любого наблюдения.
