Мы привыкли, что все пребывает в движении: вселенная со всеми своими галактиками, Солнечная система с планетами и их спутниками… Смена времен года постоянно напоминает нам об изменениях в природе, и сами мы – свидетели и участники постоянного изменения: родившись, мы растем, потом мужаем, потом мудреем, потом уходим… но никогда не останавливаемся в движении.

Но так люди размышляли не всегда. Известен исторический анекдот, в котором античный философ Зенон в очередной раз взялся доказывать, что движения не существует. Тогда Антисфен – другой античный философ – принялся ходить вокруг него. Зенон не выдержал:

– Сделай милость, прекрати, постой спокойно хоть минутку.

– Ах, вот оно как! А кто с пеной у рта доказывал, что движения нет? – торжествовал Антисфен.

Сегодня мы уже другие и, пожалуй, не будем спорить, а согласимся с еще одним античным мыслителем, Гераклитом, что все течет и все изменяется. Но наше стремительное время порой заводит в тупик: изменений в жизни бывает так много, что начинаешь невольно подозревать и саму жизнь, и ее законы в некоторой непоследовательности. Однако и в этом античные греки навели определенный порядок. Аристотель, ученик Платона, в своей работе «Физика» разделил все возможные движения на четыре типа:

1. Изменение положения тел друг относительно друга.

2. Количественное изменение – рост, изменение размера.

3. Качественное изменение – изменение свойств.

4. Существенное изменение, которое есть разрушение и новое рождение.

Но Аристотель был мудр и не остановился на этом. Он серьезно задумывался над тем, что все изменения имеют свои причины и свою цель, свою направленность. Сегодня вопросы «почему?», «откуда?», «а дальше что?» мы склонны относить скорее к детским, но так уж ли они просты, как может показаться на первый взгляд?

Например, причины изменений, которые мы наблюдаем здесь, на Земле, покрыты поистине «звездной пылью». Откуда взялась эта таблица химических элементов, из которых «собрано» все в природе и в нас самих?

Рождение (или синтез) элементов происходило в звездах. Сама звезда рождается, когда в ней начинается превращение самого легкого элемента – водорода – в гелий. И для этого нужны особые условия, не реализуемые на Земле, а именно: высокие температуры и высокие давления.

Но и сами звезды бывают разные. Есть звезды первого поколения, в которых происходит синтез элементов до кислорода; в звездах второго поколения синтезируются элементы до железа, а в звездах третьего поколения – все дальнейшие.

У звезды тоже есть свой жизненный цикл. Когда он заканчивается, кольцеобразная оболочка звезды, состоящая из элементов и простых молекул, увеличивается, звезда затухает, вся эта кольцеобразная масса «схлопывается» и происходит взрыв – рождение сверхновой звезды. Все рожденное звездой вещество разлетается по Вселенной, и его частицы становятся самостоятельными кирпичиками для следующих звезд и других объектов.

Как же тогда быть со знаменитым изречением omnia transit – «все проходит»? Получается, что его никак невозможно трактовать как то, что все предается забвению. Вселенная находится в движении, в ней все идет своим путем: не исчезает, а изменяется, трансформируется. Слово «трансформация» пришло в наш язык от латинского transformatio и означает «преобразование, превращение».

Уйти, чтобы вернуться

Дмитрий Иванович Менделеев расположил все химические элементы, которые когда-то родились в звездах, а теперь «живут» здесь, на Земле, согласно их свойствам.

Взглянем на таблицу. По горизонтали элементы плавно изменяют свои химические и физические свойства: от ярко выраженных металлов (например, натрия) к диэлектрикам и благородным газам («благородными» их назвали из-за уникальной способности практически не менять свои свойства). При переходе на новый период мы возвращаемся опять к металлу, но с несколько усиленными качествами, и опять движемся по горизонтальному ряду к диэлектрику и далее – к благородному газу. Очевидна частичная повторяемость, но не полный возврат к старым свойствам: ведь каждый период начинается со щелочного металла, но более активного, чем на предыдущей ступени. И Дмитрий Иванович это заметил: его периодический закон состоит в периодическом возвращении к началу, к истокам. Вот и получается: чтобы идти вперед, надо вернуться.

Но периодическое повторение свойств на новом этапе происходит не только в химических элементах, но и в биологических системах.

Вернуться, чтобы уйти

В биологии был открыт биогенетический закон.

Кому не посчастливилось наблюдать, как из икринок появляются головастики, тот не оценит всего чуда этого процесса. Потому что развитие головастиками не заканчивается. Они трансформируются в лягушек. Но и не в этом все чудо! Ученые наблюдали ранние стадии развития рыб, земноводных, рептилий и млекопитающих… и обнаружили совершенно очевидное сходство их форм. Все сначала похожи на маленьких головастиков! Но в дальнейшем начинают проявляться индивидуальные черты каждого класса. Когда же все эти внешне одинаковые существа начинают трансформироваться в то, чем должны стать? Изменения накапливаются очень медленно, но наступает исключительный момент – «момент истины», когда каждое существо становится похожим на своих предков: становится тем, кем должно быть.

А что же человек?

Развитие зародыша, в том числе человеческого, – это чудо трансформации и особое таинство природы. Мы можем лишь наблюдать, как это происходит: как из одной клетки (зиготы, что означает «соединенные вместе»), получившейся в результате слияния двух клеток, возникает сложное целое. Прав был Аристотель, предположив четыре типа движения! Они все заключены в жизни одной маленькой клетки. Вначале из одной формируется множество клеток, представляющих собой некую аморфную массу. Потом начинают выделяться специальные клетки, которые потом станут тканями, органами и частями человеческого организма. Также возникает и некоторая система взаимосвязи органов, которая позволит разным частям стать единым целым.

Эмбрион человека растет и изменяет свою форму. Нам уже известно, что на каком-то этапе этого роста формируются жабры, хвост, а потом все это трансформируется. Клетки хвоста и жабр, «умирая», становятся строительным материалом, из которого зарождаются другие органы и ткани.

Родившийся человек продолжает движение. Мы меняем свое расположение, перемещаясь в пространстве в буквальном смысле слова. Внутри организма циркулируют жидкости, мигрируют клетки. Организм непрерывно растет! К примеру, рост волос – тоже проявление этого вида движения. Что же можно сказать о качественном изменении? Изо дня в день мы внешне вроде бы сильно и не меняемся. Но каждый день мы уже не совсем те, что были вчера… Наши клетки непрерывно возобновляются. Каждую минуту разрушаются миллиарды клеток, а из «израсходованного» материала тут же синтезируются новые.

Сегодня ученым хорошо известны циклы, согласно которым все в организме возобновляется. Даже столь прочная и стабильная костная ткань обновляется раз в 10–12 лет, и раз в 3–4 месяца происходит возобновление кальция, находящегося в костях: он переходит из кости в кровь и обратно.

Есть еще интересный пример возобновления. Если в организме гибнут клетки, то они должны чем-то замещаться. Стволовые клетки – это хорошо сформированный эволюцией «отряд быстрого реагирования», который при необходимости готов заменить клетки той или иной ткани. Скорее всего, о стволовых клетках Аристотель не знал, но обозначенный им тип движения, который сопровождается существенным изменением, – это, пожалуй, и о них в том числе. И в результате человеческий организм – это идеальный пример движения, как и другие живые существа!

Но взглянем на Землю. Хотя бы здесь все должно быть постоянно! Но даже материки, к которым мы привыкли за последние этак пару тысяч лет, и те непрерывно движутся.

Циклы глобальных масштабов

Сегодня в науке есть несколько теорий по поводу того, как сформировались континенты. И они не сильно отличаются от той картины, которая сохранилась в мифологии. Сегодня наука говорит о начальном едином континенте Пангее и окружающем его океане. В определенный момент Пангея раскалывается на отдельные блоки, и впоследствии все должно закончиться слиянием континентов в единый континент.

На протяжении истории Земли учеными фиксируются четыре таких цикла раскола и объединения континентов. Интересно, что если Земля сохранит такое движении и в дальнейшем, то через 50–60 млн лет положение материков будет таким, как на иллюстрирующей этот процесс картинке. Как можно предположить, будет происходить сближение Африканского континента с Евразией.

На первый взгляд может показаться, что это движение только механическое, то есть поменяется только взаиморасположение материков. Но это не совсем так. Когда материки сталкиваются, то формируются горы, а также изменяется магнитное поле Земли и, следовательно, меняется климат. Это приводит к изменению характеристик тех осадочных пород, которые образуются в соответствующем климате.

А внутри самой Земли непрерывно движется мантия: более легкие мантийные вещества поднимаются к поверхности. Больше всего таких явлений зарегистрировано на дне океана, и называется это подводным вулканизмом или гидротермами. Здесь лава прорывается на подводную поверхность и вступает во взаимодействие с водами океана: происходит встреча океанской воды и огня. Здесь-то как раз и осуществляется трансформация элементов, которые поступают из недр Земли вместе с магмой: возникают рудные минералы, различные газы. В глубинных гидротермах рождается и органическая жизнь.

На поверхности Земли тоже нет постоянства: лава прорывается через водную оболочку и выходит на поверхность. Именно такое вулканическое (магматическое) происхождение ученые предполагают у Исландии. Магматические породы разрушаются водными потоками, ветрами и превращаются в осадочные породы, сносятся водами в водоемы и там откладываются. Здесь тоже можно отметить, что сначала произошло разъединение, то есть некоторая дифференциация, а потом опять слияние в более мощную форму. Наконец, если осадочные породы погружаются на большие глубины, то под действием высоких температур они трансформируются и образуют метаморфические породы.

Рождение яшмы – только один поражающий пример процесса, сочетающего в себе все четыре типа движения в природе. Кремнезем, который является пеплом при вулканических извержениях, попадает в водоем, где образуется его водная форма – опал. Опал используется водными организмами – радиоляриями – для построения домиков. Когда радиолярии умирают, опал погружается на дно водоема, спрессовывается и из него рождается яшма прекрасной, причудливой формы.

Непостоянное в постоянном, или Из жизни минералов

Жизнь минералов тоже имеет свои циклы. Минералы рождаются в магматических расплавах, магматических очагах или водных растворах. Во время роста минерал стремится приобрести наиболее совершенную форму и чистоту – стать драгоценным камнем. Жизнь минерала продолжается многие миллионы лет. Как правило, она скрыта от глаз и протекает в глубинах Земли, в пещерах. А вот когда жизнь минерала заканчивается, он появляется на поверхности и… разрушается. Это и есть начало новой жизни. Если это растворенный минерал, то в какой-то момент появляется новый зародыш. Если минерал разрушен механически, то он даст начало осадочным горным породам. В этот момент минерал может даже восстановить свою форму, снова начать путь к совершенству. И возможен третий вариант – он может превратиться во что-то новое: в глубинах Земли это метаморфические горные породы. Под воздействием высокого давления и температуры минерал прекращает свое существование, трансформируясь в другой набор минералов, которые могут жить в новых условиях.

«Все течет, все изменяется»

Конечно, это о воде! Вот уж что-что, но не природную воду можно подозревать в отсутствии движения. Все реки текут в океаны – это теперь знает каждый младший школьник. Водою покрыто 75 % площади нашей планеты, и 97,6 % запасов воды на Земле сосредоточено в морях и океанах. Все четыре океана – Тихий, Атлантический, Индийский и Северный – связаны между собой морскими течениями. Поверхностные океанские воды перемещаются под действием ветра, глубинное движение океанов и морей вызвано разностью плотности воды: чем холоднее и солонее вода, тем она плотнее. В приполярных районах вода на поверхности охлаждается и становится еще более соленой и плотной. Эта плотная вода опускается на глубину и очень медленно – со скоростью несколько метров в день – течет в сторону экватора. Области интенсивного образования глубинных течений находятся близ Гренландии и в морях Уэдалла и Росса в Антарктике.

Вода, которая находится на поверхности Земли и над ней – в атмосфере – также непрерывно движется. И это ее движение вызывает особый интерес у ученых. Следует сказать, что вода вообще как обязательное условие жизни на Земле – один из самых притягательных объектов для исследования. По мнению В. В. Вернадского, русского натурфилософа конца XIX – начала XX вв., вода не только дарует жизнь, но сама есть жизнь. И хотя современные ученые пока не приходят к единому мнению по поводу того, почему это именно вода, но в поиске жизни на других планетах они ищут в первую очередь воду.

Жизнь есть движение

Что же такое вода? Это движение или покой, хаос или порядок? Сегодня у ученых складывается довольно любопытная картина. Сама молекула воды как химическое соединение, включающее в себя атом кислорода и два атома водорода, открыта всего лишь чуть более ста лет назад. Раньше считалось, что вода – это такой химический элемент. Но исследования воды привели к еще более интересным результатам. Оказывается, что та вода, которую мы реально видим и пьем, не является простой смесью молекул, скорее это субстанция сложной структуры. С одной стороны, вода – это отдельные молекулы и их небольшие комплексы, в которых молекулы воды соединены на мгновение в так называемые «мерцающие» кластеры. С другой стороны, природная вода – это достаточно устойчивые структуры, состоящие из нескольких десятков или даже сотен молекул, которые «живут» вместе несколько часов или даже суток.

Еще одна особенность воды связана с ее энергетической активностью. Оказалось, что в природе есть множество механизмов, которые позволяют воде «быть в тонусе». Природная вода активна, когда падает и разбивается на множество капель, как это происходит с пенящейся и бьющейся о скалы морской водой. Во время грозового дождя вода также «активизируется». Мы ощущаем это, вдыхая после грозы наполненный свежестью воздух. Сегодня для ученых не секрет, что вода, проходящая через земные поры, приобретает структурированную природу и также переходит в активное состояние. Проходя фазовые переходы таяния, испарения, конденсации и опять замерзания, вода очищается от всевозможных примесей и естественным образом обретает «первозданное» состояние, некоторый баланс между порядком и хаосом. И это позволяет утверждать, что вода, чтобы наполнять все жизнью, сама пребывает в постоянном движении, проходя через цепочку трансформаций

Теряя, приобретаешь!

Природа всеми своими непрерывными трансформациями подталкивает к однозначному выводу: изменения неизбежны, как неизбежна эволюция. И так как человек – это и результат эволюции, и ее непосредственный участник, то, пожалуй, естественнее жаждать изменений, чем молить о покое! Тем более что мудрые точно знают: «отдавая – получаешь» и «приобретаешь – только потеряв».

 

Елена Белега, канд. физ. – мат. наук