Ричард Докинз - Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Число нейтронов в ядре атома менее фиксировано, чем число протонов: многие элементы имеют разные версии, называемые изотопами, с разным количеством нейтронов. Например, существует три изотопа углерода, называемые углерод-12, углерод-13 и углерод-14. Цифры относятся к массе атома, которая является суммой протонов и нейтронов. Каждый из трёх имеет шесть протонов. Углерод-12 имеет шесть нейтронов, углерод-13 имеет семь нейтронов, а у углерода-14 — восемь нейтронов. Некоторые изотопы, например, углерод-14, радиоактивны, что означает, что они превращаются в другие элементы с предсказуемой скоростью, хотя в непредсказуемые моменты. Учёные могут использовать эту особенность, чтобы помочь вычислить возраст окаменелостей. Углерод-14 используется для датирования предметов моложе большинства окаменелостей, например, древних деревянных судов.

Окончится ли наш процесс по делению на все меньшие и меньшие части на этих трёх частицах: электронах, протонах и нейтронах? Нет — даже у протонов и нейтронов есть составные части. Даже они содержат ещё более мелкие вещи, называемые кварками. Но это то, о чем я не буду рассказывать в этой книге. Не потому, что я считаю, что вы не поймёте этого. А потому, что я не понимаю этого! Здесь мы вступаем в таинственную страну чудес. Важно распознать, когда мы достигаем пределов того, что мы понимаем. Не то чтобы мы никогда не поймём эти вещи. Вероятно, поймём, и учёные работают над ними со всей надеждой на успех. Но мы должны знать, что мы не понимаем, и признаться в этом себе, прежде чем мы сможем начать работать над этим. Есть учёные, которые, по крайней мере, немного понимают в этой стране чудес, но я не являюсь одним из них. Я знаю свои границы знаний.

Все элементы особенные по — разному. Но один элемент, углерод, является настолько особенным, что я хочу закончить главу, коротко сказав об этом. У углеродистой химии даже есть своё собственное имя, отделяя её от всей остальной части химии: «органическая» химия. Вся остальная часть химии является «неорганической» химией. Итак, что же такого особенного в углероде?

Ответ заключается в том, что атомы углерода, связываясь с другими атомами углерода, образуют цепочки. Химическое соединение октан (см. выше), которое, как вы знаете, является составной частью бензина (газолина), является довольно короткой цепью из восьми атомов углерода (чёрные шарики на рисунке) с атомами водорода (серые шарики), торчащими по сторонам. Уникальность углерода в том, что он может образовывать цепочки любой длины, некоторые длиной буквально в сотни атомов углерода. Иногда цепочки образуют кольца. Например, справа вверху нафталин (из которого делают шарики от моли), молекулы которого также состоят из углерода с присоединённым водородом, но на этот раз в виде двух колец. Углеродная химия скорее похожа на игрушечный конструктор под названием Tinkertoy.

В лаборатории химикам удалось соединить атомы углерода друг с другом, не только в простые петли, но и в молекулы подобные Tinkertoy, замечательной формы, названные фуллеренами (Buckyballs) и нанотрубками (Buckytubes).

«Bucky» было прозвище Бакминстера Фуллера, великого американского архитектора, который изобрёл геодезический купол. Вы можете увидеть соединения, если посмотрите на рисунок ниже. Специалисты по фуллеренам и нанотрубкам создали искусственные молекулы. Но они показали Tinkertoy способ, которым атомы углерода могут быть объединены в подобные лесам структуры, которые могут быть сколь угодно большими. (Совсем недавно была объявлена интересная новость, что фуллерены были обнаружены в космической пыли дрейфующей рядом с далёкой звездой.) Химия углерода предлагает почти бесконечное число возможных молекул разнообразных форм, и тысячи из них уже найдены в живых организмах. Выше одна очень большая молекула, названная миоглобин, которая встречается, в миллионах копий, во всех наших мышцах. На рисунке не показаны отдельные атомы, только связи, соединяющие их.