Ричард Докинз - Капеллан дьявола - размышления о надежде, лжи, науке и любви

Реальный мир, в подлинном научном понимании, глубоко прекрасен и неисчерпаемо интересен. Он стоит того, чтобы постараться разобраться в нем как следует, не отвлекаясь на ложные чудеса и продажную лженауку. Чтобы это проиллюстрировать, не надо далеко ходить — можно остановиться на самих кристаллах.

В кристаллах, например кварца, или в алмазах, все атомы расположены в одном и том же строго определенном порядке. Все атомы, из которых состоит алмаз (одинаковые атомы углерода), выстроены как солдаты на параде, с той разницей, что стоят они в таком идеальном порядке, какой и не снился самым вымуштрованным гвардейским полкам, и числом эти атомы-солдаты превосходят всех людей, что когда-либо жили и когда-либо будут жить. Представьте себе, что вы уменьшились до размера одного атома углерода в глубине алмазного кристалла. Вы один из солдат на гигантском параде, но выглядит он немного странно, потому что его шеренги выстроены в трехмерном пространстве. Быть может, лучшей аналогией будет огромная рыбья стая.

Каждая рыба в этой стае — один атом углерода. Представьте себе, что они висят в пространстве, в точности сохраняя постоянные углы и расстояния между собой посредством сил, которых мы не видим, но в которых ученые вполне разбираются. Но если это рыбья стая, то такая, что (будь это настоящие рыбы) она заполнила бы весь Тихий океан. Глядя на любой алмаз ощутимых размеров, вы смотрите на шеренги атомов, число которых вдоль любой прямой линии составляет сотни миллионов.

Атомы углерода могут образовывать и другие кристаллические решетки. Если вернуться к аналогии с солдатами, они могут принять другую традицию парадного строя. Графит (из которого состоит грифель простого карандаша) — это тоже углерод, но он, конечно, совсем не похож на алмаз. В графите атомы образуют пластины из шестиугольников, наподобие проволочной сетки. Каждая пластина нежестко связана с двумя другими, расположенными над и под ней, и в присутствии примесей эти пластины легко скользят друг относительно друга. Именно поэтому графит можно успешно использовать для смазки. Использовать для смазки алмаз совершенно невозможно. Его легендарная твердость позволяет шлифовать самые неподатливые материалы. Атомы в мягком графите и в твердом алмазе одни и те же. Если бы вы сумели убедить атомы из кристаллов графита встать в строй, характерный для кристаллов алмаза, вы бы разбогатели. Это возможно, но для этого необходимо колоссальное давление и высокая температура — предположительно те самые условия, при которых алмазы образуются в природе, в глубинах земли.

Взяв плоскую пластину графита, состоящую из шестиугольников, вы можете представить себе, что если среди этих шестиугольников вставить немного пятиугольников, то пластина превратится в изогнутую поверхность. Если в определенном порядке разместить ровно 12 пятиугольников среди 20 шестиугольников, поверхность замкнется в сферу. Геометры называют такую фигуру усеченным икосаэдром. Именно такой узор образуют швы на футбольном мяче. Поэтому футбольный мяч — это модель структуры из атомов углерода, которая теоретически может возникнуть спонтанно.

Mirabile dictu [49] Удивительное дело {лат. “удивительно сказать”) — Прим. пер. — именно такая структура была недавно открыта. Команду ученых, которая это сделала, в том числе сэра Гарольда Крото из Университета Сассекса, в 1996 году наградили Нобелевской премией по химии. Эта изящная сфера, так называемый бакминстерфуллерен, состоит из 6о атомов углерода, связанных в 20 шестиугольников с вставками из 12 пятиугольников. Она была названа в честь прозорливого американского архитектора Бакминстера Фуллера (с которым мне посчастливилось познакомиться, когда он был уже очень стар [50] По программе он должен был прочитать нам небольшую лекцию, но говорил без бумажки, и в итоге мы три часа слушали его как зачарованные. ). Такие сферы также любовно называют баки-болами. Они могут сочетаться друг с другом, образуя крупные кристаллы. Как и пластины графита, бакиболы могут служить хорошей смазкой, по-видимому благодаря своей сферической форме: предположительно они работают как крошечные шарикоподшипники.

Со времени открытия бакиболов химики осознали, что это лишь особые представители большого семейства веществ, включающего углеродные нанотрубки и другие фуллерены. Теоретически атомы углерода могут образовывать целую сокровищницу завораживающих кристаллических структур — еще одно проявление уникального свойства углерода, которое делает его основным элементом жизни.