28 апреля 2021

Магия науки: от маленьких атомов до гигантских звезд

Как древние алхимики проложили дорогу современной науке? Правда ли, что мы состоим из атомов, возникших в момент гибели какой-то далекой звезды? Что такое белый шум? Мир атомов – это мир удивительных открытий и совершенно невероятных фактов. Книга Теодора Грэя "Реакции" – это яркий, захватывающий и блистательно иллюстрированный рассказ об удивительных и невероятных химических реакциях: от событий космического масштаба до происшествий микроскопического уровня, берущих свое начало в мире квантовой механики. Мы спешим поделиться с вами отрывками из этой книги.


"Древних алхимиков порой высмеивают за стремление превратить свинец в золото или получить эликсир вечной молодости. Мы же знаем, что это невозможно. Но они-то не знали! А наше современное знание отчасти основано на их безуспешных попытках. Древние алхимики заблуждались искренне, и это отличает их от магов и шарлатанов, которых тоже было немало в давние времена (как и в нынешние).
Алхимики старались понять природу веществ, которые составляли мир вокруг них, и для этого смешивали разные вещества, пытаясь вызвать превращение. И им часто это удавалось! Но некоторые вещества оставались неизменными при любых условиях. Так алхимики пришли к понятию элемента, одному из основных в современной науке. У них была неправильная цель, но в попытках ее достичь они сделали множество правильных вещей. А самым важным в их работе было то, что они изучали природу, реальный мир и делали это путем эксперимента. Они верили в эксперимент и в нем искали доказательств и подтверждений своих идей. Тем самым они проложили дорогу современной науке, которая зародилась около 1700 года. Химия — дочь древней алхимии".

"Как я люблю это вещество! Вы берете прозрачную жидкость, добавляете к ней несколько капель "секретного" компонента, и через час она затвердевает, оставаясь все такой же прозрачной. Разве это не магия?! Особенно эффектно получается, если вы помещаете в исходную жидкость какой-нибудь предмет. Называется это вещество полиэфирной смолой для литья, ее можно купить в специализированных магазинах для любителей всяких поделок. Жидкость состоит из длинных линейных молекул полиэфирного полимера. "Секретный" компонент — это свободнорадикальный инициатор (его часто ошибочно называют катализатором), при его добавлении линейные цепочки полимера сшиваются между собой, образуя одну гигантскую молекулу, а жидкость превращается в твердый и прочный материал".

"Если сравнить химию с языком, то атомы и молекулы, состоящие из атомов, — это существительные материального мира. Все вокруг, в том числе и мы сами, сложено из них. А вот химические реакции — это глаголы материального мира, они отображают действие. Что бы ни происходило в мире — рост дерева, горение огня, зарождение жизни, — это результат химических реакций. Работа компьютера, согласен, обходится без них, тут чистое электричество. Но работа мозга, сверхмощного природного компьютера, основана на химии, прохождение электрических импульсов между нейронами мозга управляется химическими реакциями, наши мысли, память, чувства и эмоции порождаются и контролируются химическими веществами.
Наша жизнь невозможна без химических реакций. Но для реакций нужны молекулы, а для молекул — атомы. Так что же такое атомы и откуда они взялись?"

"Девяносто процентов всех атомов Вселенной составляют атомы водорода, состоящие, в свою очередь, из одного протона и одного электрона. Почти все они образовались в первые мгновения после Большого взрыва и с тех пор не изменялись, если не считать обмена электронами при редких встречах на холодных просторах космоса. В основной своей массе атомы водорода никогда не были частью звезды, не входили в состав молекул воды, обрушивающихся ливнем на землю, или главных молекул жизни — ДНК. Участие в таинстве химических реакций — редкая привилегия для атомов Вселенной".

"Взрыв сверхновой выбрасывает в космос огромное количество разнообразных атомов, образовавшихся в недрах звезды. Так во Вселенной в дополнение к атомам водорода появляются атомы гелия, углерода, кислорода, натрия, кальция и так далее. Они, в свою очередь, начинают собираться вместе, формируя новые звезды и окружающие их планеты с горячим ядром, каменистой корой, бушующими океанами, синим небом и любознательными обитателями. Да-да, вы состоите из атомов, которые когда-то были частью далекой звезды — она погибла, чтобы дать вам жизнь. Никогда не забывайте об этом".

"Название "белый шум" не просто красивое, оно имеет глубокий смысл. Прилагательное "белый" употребляется здесь в своем самом распространенном значении — белого света. Как и белый шум, белый свет содержит все частоты света в равных количествах. Это именно тот свет, который приходит к нам от Солнца и который излучают многие искусственные источники света. (Белый шум можно получить, если разрешить группе школьников одновременно тарабанить по всем клавишам рояля. Можно ли аналогичным образом получить белый свет?"