НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИИ ФОТОСИНТЕЗА

Э.А. Поздняков

ОСНОВАННОЕ НА ДАННЫХ НАУКИ

И МНОГОВЕКОВОМ ОПЫТЕ

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ОРГАНИЧЕСКОЙ

ПРИРОДЫ ВОДЫ

Предлагаемое читателю исследование было написано в своем первом варианте более тридцати лет назад. Оно долго лежал среди кип ненужных и старых бумаг. Я почти забыл о нем, вернее, память о его существовании жила где-то в отдаленном уголке мозга как один из необычных эпизодов в моей жизни. Было время, когда эта работа казалась мне чрезвычайно важной, и я думал, что если человечество не узнает немедленно о содержании рукописи, то погибнет во мраке невежества и неведения. Наивные чувства каждого первооткрывателя! Они были быстро охлаждены почти полным равнодушием со стороны тех, от кого я, как автор, ожидал не только наибольшей заинтересованности, но и рукоплесканий. Мне понятны эти чувства: будь я на их месте, я бы, скорее всего, поступил точно так же. В самом деле, какой-то гуманитарий или, другими словами, дилетант, осмеливается влезать в совершенно чужую сферу со своими «открытиями» - как тут не возмутиться?

Бог с ним, со всем этим. Дело давнее, и не стоит много о нем говорить. Но почему же я снова не только вспомнил о своем сочинении, но и решил его вторично опубликовать? Да, забыл сказать, что первая его публикация была в 1992 году, и тираж ее составил всего двести экземпляров, из которых, разошлось, по-моему, не более пятидесяти. Почему в 1992 году? Это были первые годы так называемой перестройки, когда вдруг стало возможным сравнительно свободно высказывать свои мысли как в сфере политики и идеологии, так и науки в целом, и, не испрашивая «высочайшего соизволения», писать и печатать всякую крамолу, в том числе научную. Ну, а разве заявить, что простая вода, о которой всем всё известно со школьной скамьи и знаменитая формула которой Н₂О была такой же аксиомой, как и «2 х 2 = 4», что эта формула ошибочна и что на самом деле вода есть органическое вещество, что воздух есть лишь иное состояние все той же воды (четвертое после жидкости, пара и льда) - разве все это не крамола! В старые добрые времена за такие штучки можно было угодить и на костер. Однако сегодня, слава богу, можно писать и заявлять о вещах похлеще, не опасаясь всех этих «египетских казней». Но не только и не столько по этой причине. В жизни есть вещи, за которые люди шли на костер, на пытки, и славная история человечества дает тому массу примеров. Дело здесь не только в том, что прошедшие годы не поколебали моего убеждения и веры в правоту своих догадок и предположений, равно как и тех средств, с помощью которых я пытался доказать их истинность. Дело еще и в том - и для меня это кажется более важным, - что происходят заметные изменения в климате планеты, которые естественным образом вызывают беспокойство не только ученых, но и многих людей, поскольку они непосредственным образом затрагивают все стороны его жизнедеятельности. В последнем эссе я специально останавливаюсь на этой проблеме. Однако сразу же хотелось бы предупредить читателя, что не ознакомившись с данной частью работы и главными ее выводами, невозможно будет не только понять подлинных причин изменения климата на Земле, но и осознать реальных его последствий для планеты и жизни всего живого на ней.

От предыдущих двух эссе данное сочинение отличается своей манерой изложения. Оно, если можно так сказать, более академично, его стиль ближе к традиционно принятому в научных трудах. Это связано отчасти с той эпохой, в которой оно писалось, отчасти же с самим материалом. В те времена всякие вольности не только порицались, но и просто не допускались. И это хорошо, так как заставляло писателей всех рангов и направлений заботиться как о внешней чистоте своих сочинений, или, другими словами, о чистоте языка, так и о толковом изложении самого материала. Я старался по мере возможности сохранять этот стиль, так как считаю, что для такого рода научных сочинений он подходит наилучшим образом. Помимо того я стремился к максимально большему использованию эмпирического материала, почерпнутого мной из трудов разных ученых. Это сильно загромоздило мой труд, но придало мне уверенности в том, что меня не обвинят в верхоглядстве и некомпетентности, короче, в дилетантизме, который так раздражает официальную науку. Правда, в данном издании в целях экономии места я несколько сократил эту эмпирическую часть, однако, это, на мой взгляд, не отразилось на доказательности приводимых доводов.

 

***

Для начала хотелось бы очень кратко рассказать о том, как все это случилось, откуда вообще у меня, у человека, закончившего гуманитарный институт и не имевшего никакого отношения ко всем рассматриваемым здесь проблемам, появились подобные идеи?

Представьте себе такую вполне мирную и обыденную картину: вы едете в электричке на дачу, смотрите в окно; за окном прекрасный солнечный день, синее небо, по которому бегут легкие облачка; мелькают летние пейзажи, настроение самое безмятежное. И вдруг, совершенно неожиданно вам в голову приходит странная, в общем-то, для образованного человека мысль. Глядя на раскинувшийся над всей планетой голубой воздушный океан, вы вдруг задаетесь вопросом: откуда он взялся, каков его источник? Если он в течение многих миллионов лет замечательно постоянен, если в течение тех же лет он является источником жизни всего сущего на Земле, от мельчайшей одноклеточной амебы до огромных млекопитающих, то должен же быть - не может не быть! – такой же постоянный и адекватный ему источник его пополнения? В самом деле, ведь воздух постоянно расходуется на всякие непрерывно происходящие на Земле процессы горения, дыхания, не считая научно-технического прогресса, жадно его поглощающего, а потому он требует постоянного пополнения, иначе жизнь вместе с прогрессом могла бы очень быстро остановиться. Что же это за источник?

Вот такие вопросы и мысли возникли однажды летом в моей голове. Недолгие размышления дилетанта совершенно естественно указывали только на один такой источник, который также существует миллионы лет и также служит средой обитания всего сущего на земле. И не только средой обитания, но, как и первый, - основой жизни, необходимым условием ее существования и продолжения.

Вы, читатель уже догадываетесь, куда я клоню и что имею в виду. Какая же иная мысль может прийти в голову? - ведь она так же проста, как истина (если она есть). Таким резервуаром, таким постоянным источником пополнения атмосферы воздуха может, конечно, служить только другой океан, океан водный, не уступающий первому ни по объему, ни по занимаемому месту в нашей земной жизни. Уже в первом приближении делается естественным, простым и логичным допущение, что тот и другой неразрывно связаны друг с другом, тот и другой являются видоизменениями одного и того же вещества, его модификациями; и вместе оба океана - воздушный и водный (атмосфера и гидросфера) - творят третий океан - океан биосферы, или, другими словами, живую жизнь во всем ее многообразии.

Но если принять это предположение в качестве отправной точки, то не остается ничего иного, как удариться в полную крамолу и утверждать, что и вода, и воздух являются органическими соединениями. Вся интрига здесь в том, что так оно на самом деле и есть, и все предлагаемое исследование служит доказательством данного факта. Здесь можно воочию и лишний раз убедиться в преимуществах дилетанта перед специалистом: дилетант может позволить себе то, что специалисту никогда в голову не придет, поскольку его голова забита заученными формулами, определениями и почерпнутыми из обучения в институте непреложными «истинами», вроде 2 x 2 = 4 и формула воды Н₂О.

А ведь если подумать, то и в самом деле, было бы противно всякой логике полагать, что вода, составляющая до 90 % веса живых организмов, и даже более, сама в то же время не является органическим веществом. Вот такие мысли роились в моей голове тридцать лет тому назад в солнечный летний день.

Однако за всеми этими рассуждениями скрывалась большая трудность. Прекрасные догадки, озарения и вдохновения упирались в нерушимый гранит науки и ее давно отработанные формулы, и как бы я ни был в то время невежественен в этой области, основополагающие вещи, заученные мной в школе, я все же помнил, и они, естественно, не могли не смущать мой ум. Но минутная догадка, если хотите, даже озарение, была настолько захватывающей, настолько естественно правдоподобной, что, презрев все, я пустился во все тяжкие, засел за всякие книги, результатом чего и явился данный труд.

 

***

Давайте вспомним в самых общих чертах, о чем нам говорит официальная наука относительно гидросферы, атмосферы, биосферы и характера их взаимосвязи. Все эти вещи хорошо известны почти каждому, прошедшему, как минимум, курс школьных наук. Гидросфере соответствует понятие о химическом составе воды, выраженному в классической формуле Н₂О; атмосфере - нынешние представления о том, что она состоит главным образом из смеси трех газов: азота (около 79%), кислорода (около 21%), углекислого газа (около 0,03%) и менее одного процента инертных газов; наконец, биосфере, точнее, ее растительной части, - теория фотосинтеза.

Допускаю, что кое у кого может вызвать недоумение, почему с биосферой я связываю теорию фотосинтеза, о которой, возможно, многие даже и не слышали. Тому есть свои веские основания, и о них более подробно будет сказано ниже, в первой части работы. Здесь же кратко напомню, что теория фотосинтеза говорит нам, что растения всю свою органическую массу черпают не из земли, не из воды, а из воздуха, притом из самой ничтожной его части – углекислого газа, составляющего 0,03 % воздушной атмосферы. Если добавить к сказанному, что в соответствии с теорией фотосинтеза, единственным источником свободного кислорода атмосферы - этого абсолютно необходимого элемента для поддержания жизни как животного, так и растительного мира, являются те же растения, якобы выделяющие кислород в процессе фотосинтеза, то становится понятна роль теории фотосинтеза в объяснении не только основных жизненных процессов у растений, но и всего живого мира в целом.

Упомянутые представления о трех рассматриваемых сферах - гидросфере, атмосфере и биосфере - давно уже представляются бесспорными фундаментальными положениями науки. Они приобрели, можно сказать, аксиоматический характер, и набрасывать на них даже самую слабую тень сомнения представляется в некотором роде даже неприличным.

В самом деле, если рассматривать эти «аксиомы» в отдельности, то каждая из них выглядит как достаточно фундаментальное положение науки, обоснованное теоретически, подтвержденное, казалось бы, опытом и освященное временем и авторитетом многих выдающихся ученых. Но если попытаться соединить их вместе так, чтобы они могли адекватно отразить тот реальный мир, который представлен означенными тремя сферами в их неразрывном единстве, взаимосвязи, взаимозависимости и взаимообусловленности, то быстро приходишь к убеждению, что эти «аксиомы» совершенно не соединяются в такое единство, что собранные вместе, они представляют лишь некий конгломерат малосвязанных понятий, теорий, суждений, представлений, лишенных того общего знаменателя, который был бы способен объединить их в одну единую органически связанную систему. Более того, обнаруживается, что они просто несоизмеримы одна с другой подобно тому, как бывают несоизмеримыми величины в математике. А ведь по самому простому предварительному размышлению, они, по идее, должны быть не только соизмеримы, но и составлять вместе органическое единство. На деле же оказывается, что если бытующие в науке взгляды и впрямь являются верными отражениями существующего физического мира, то мир этот должен был бы представлять совершеннейший хаос и неразбериху. Но все говорит о том, что он совсем не таков, каким выглядит в свете означенных теорий. Он являет собой - и это вполне очевидно - замечательную гармонию, в которой всё друг с другом прочно сцеплено, в котором все одно из другого вытекает. Существующие же в науке «аксиомы» просто невозможно, не греша против истины и не прибегая к всякого рода натяжкам и уловкам, связать какими-то разумными причинно-следственными отношениями и создать из них единую картину мира.

Действительно, что, к примеру, общего между химическим составом воды и химическим составом воздуха? Что общего между тем и другим, с одной стороны, и органическим растительным и животным миром - с другой? Ничего. Органический мир – это мир углеродных соединений наряду с органическими азотными соединениями. Ни вода, ни воздух по существующим представлениям не содержат таких соединений в виде постоянных компонентов. Если исходить из признанного химического состава воды, то ее отношение к биосфере представляется не только случайным, но и враждебным: она в этом виде олицетворяет, скорее, не жизнь, а смерть. Еще более случайной и ничем не подкрепленной выглядит связь гидросферы с атмосферой: каждая из них существует как бы сама по себе без необходимой и закономерной связи с другой.

При господствующих ныне представлениях мы не в состоянии составить для себя полной и обоснованной картины происхождения и развития гидросферы, атмосферы и живого мира на земле: все распадается и не склеивается, все вертится в каком-то порочном кругу, заставляя задаваться такими глубокомысленными вопросами, как: что возникло сначала - курица или яйцо, или в нашем случае: что возникло прежде - биосфера или атмосфера, если известно, что биосфера не может существовать без кислорода, а ее единственным источником, согласно существующим научным представлениям, является сама же биосфера, точнее ее растительная часть.

Нет поэтому ничего удивительного в том, что наука вынуждена на каждом шагу сталкиваться со многими несуразностями и противоречиями, которые были созданы ею же самой. Не осмеливаясь или не желая по разным причинам пересмотреть многие основы, на которых она держится, она часто вынуждена прибегать для сведения концов с концами к различным искусственным дополнительным построениям, которые, не решая вопроса принципиально, как правило, еще более его усложняют, а подчас и просто запутывают. О некоторых из них речь пойдет впереди.

Из сказанного следуют два вывода:

1) либо нужно признать, что гидросфера, атмосфера и биосфера представляют случайную и не связанную необходимыми причинно-следственными отношениями совокупность разных по своей сущности сфер, и что всякая попытка свести их в единую органически связанную систему взаимозависимости является произвольной, либо

2) они все-таки образуют такую органическую систему, в которой каждая из сфер не может в принципе существовать без двух других, но тогда придется признать, что существующие в отношении них «аксиоматические» понятия и представления являются совершенно ошибочными.

Признать, что три сферы не связаны между собой причинно-следственными отношениями, что каждая из них существует независимо от других, значит, признать отсутствие всякой закономерности в развитии земной природы, признать, что она развивается благодаря случайностям, необъяснимым катаклизмам, что в основе ее развития лежат неупорядоченные стихийные силы, что такие кардинальные вопросы, как происхождение жизни и ее сущность фактически неразрешимы, и мы не можем сказать ничего путного о том, каково будущее жизни на Земле.

Но с другой сторон, согласиться с тем, что признанные представления о воде, воздухе и живой жизни являются в основе своей ошибочными - значит, поставить под сомнение все то, что наука накопила в этой области в течение сотен лет, поставить под сомнение саму основу, на которой стоят и развиваются многие отрасли науки вплоть до настоящего времени.

Трудно однозначно ответить на эти вопросы. Истина, как говорится, всегда конкретна. Но все же, если говорить в самом общем плане, то очевидно, что одна из главных целей науки, без которой она, собственно, перестает быть таковой, есть постоянные поиски основополагающих причин всего сущего, постоянное совершенствование, развитие, углубление, корректировка имеющихся знаний, приведение их в более полное соответствие с реальной действительностью. Эти поиски невозможны без выдвижения новых положений, новых гипотез, какими бы безумными или ошибочными они ни казались сначала. Вся история науки, собственно, и состоит в непрекращающейся ревизии выработанных ею же положений и устоев. Но если даже взять крайний случай и представить, что предлагаемый новый взгляд на вещи ничем не подтверждается и оказывается в конечном счете ложным, то от этого наука никак не может пострадать. Наоборот, ее аксиомы прибавят только в своей силе, подтвердив лишний раз свою истинность. Если же обнаружится, что новые гипотезы верны, то и в этом случае наука также только выиграет.

Отталкиваясь от этого, я выдвигаю предположение, или гипотезу, что вода (гидросфера), воздух (атмосфера) и живой мир (биосфера) суть выражения одного единого начала, модификации одного элемента, который входит главной составной частью во все три сферы и который объединяет их в единую систему неразрывных причинно-следственных отношений. Показать, что такой элемент существует и дать его формулу - составляет главную задачу данного труда. Для доказательства этого предположения я не обращаюсь к каким-то новым, неведомым прежде данным, а беру за основу те же самые научные факты и данные, из которых исходят и существующие научные представления, и теории. Я только показываю, что факты эти либо неправильно толковались, либо просто подгонялись под господствовавшие в науке мнения и взгляды.

Здесь нужно ясно себе представлять, что эти научные мнения и взгляды сами суть не более как предположения (гипотезы), сделанные в свое время отдельными учеными. Они считались верными, так как отвечали в известной мере определенным опытным данным и общим взглядам на мир в ту или иную эпоху, но в то же время фактически не соответствовали действительному положению вещей. Такое в науке случается сплошь и рядом. Но если существующие представления мы рассматриваем лишь в качестве правдоподобных допущений, а не в качестве окончательных истин, то мы вправе подвергнуть их сомнению и в случае, если удастся убедительно показать их противоречивость, несоответствие логике и реальности, заменить на другие, более отвечающие той и другой.

Читатель, естественно, может заинтересоваться, а каким, собственно, образом автор собирается доказать свою правоту? Сразу же скажу, что в этой работе он не найдет описания каких-то новых сногсшибательных и чудесных экспериментов, с помощью которых автору удалось неопровержимо доказать верность своих взглядов. Не найдет он их потому, что в этом нет никакой необходимости. Эмпирическое естествознание накопило такую необъятную массу положительного материала, что для его «переваривания», обобщения и переосмысления хватит многих поколений ученых. Помимо того, я, как автор, исходил из твердого убеждения, основанного на изучении истории науки, что нет и не может быть в принципе того, что в свое время называли "experimentum crucis", то есть «решающим экспериментом», который одним разом мог бы подтвердить или отвергнуть правоту того или иного научного положения. Разумеется, без эксперимента наука, и особенно наука естественная, немыслима. Но в то же время очевиден и тот факт, что эксперимент как средство доказательства сам ограничен и относителен. Ни при каких обстоятельствах нельзя быть уверенным в том, что тот или иной эксперимент проведен с соблюдением всех нужных условий, со всей требуемой чистотой, при полном отсутствии воздействия побочных факторов, способных исказить результаты эксперимента. История развития науки достаточно убедительно свидетельствует, что многие казавшиеся непоколебимыми теории, которые были затем отвергнуты наукой как ошибочные, в свое время строились на основании, казалось бы, неопровержимых опытных данных. К тому же любой исследователь, как правило, подходит к опыту с уже готовой концепцией и ждет от опыта ее подтверждения, и, что греха таить, часто подгоняет опыт под требуемый вывод.

Вот почему в данном исследовании предпочтение отдается логическому методу, но, разумеется, на основе того эмпирического материала, который накоплен наукой в данной сфере и который мне удалось обнаружить. Последнее обстоятельство важно, ибо я не могу заверить читателя в том, что нашел все, что сделано наукой в этой области. Это невозможно практически, так как пришлось бы перелопатить все, что написано учеными за всю историю науки, и это не нужно в плане теоретическом.

В поисках эмпирического материала я постоянно обращался к истории науки, которая полна удивительных фактов и метаморфоз. В самом деле, читая тот или иной современный учебник, нельзя не восхититься стройностью общей картины научных достижений, незыблемостью тех устоев, на которых наука покоится. Но картина удивительным образом меняется, когда обращаешь взоры непосредственно к трудам тех, кто творил эту науку. Тогда только убеждаешься в универсальности положения, что в науке нет аксиом, а есть лишь требующие доказательства теоремы, гипотезы, предположения. Причем в отличие от учебников, в оригинальных трудах ученых эти гипотезы и предположения вовсе не выглядят такими незыблемыми и окончательными, какими они становятся в учебниках: каждое из них представляет поиск, сомнения, упорную борьбу с материалом.

Отсюда, кстати, тот, казалось бы, парадоксальный факт, что теории, созданные учеными прошлого, зачастую держатся в сознании людей крепче всего, так как во время их появления не было возможности проверить их достоверность, и они принимались и утверждались в сознании людей главным образом благодаря авторитету соответствующего ученого. Как писал в этой связи известный физик XIX века В. Грове, «Никакая теория не может быть менее зрелой, ни одна не представляет более шансов неверности, чем та, которая сложилась под первым впечатлением, произведенным новым открытием; и хотя время возвышает авторитет тех, которые ее составили, но время никогда не может дать этим знаменитым, но уже умершим людям, возможность разобрать и исправить собственные ошибочные взгляды. Это дается только последующими открытиями. Чтобы верно оценить значение авторитета, мы должны рассматривать его в связи с теми средствами, которые он имел для приобретения сведений».

И тут поистине неоценимое значение имеет изучение истории отдельных открытий, анализ оригинальных трудов крупных ученых, которые могут дать наиболее приближенную к действительности картину процесса создания той или иной теории или открытия во всей его противоречивости и тем самым подвести к неожиданным находкам и выводам.

Любая научная теория без всякого исключения есть более или менее правдоподобная гипотеза. Абсолютная истина стоит вне науки. Предлагаемая точка зрения тоже, естественно, гипотетична и, как таковая, имеет право, как на существование, так и на критику. Она научна в той же мере, в какой научны все существующие гипотезы и теории, поскольку опирается на факты, добытые наукой и признанные ею как верные, а также на общую логику всякого научного исследования. Данную гипотезу отличает главным образом принципиально иная интерпретация этих фактов, что и дало возможность прийти к качественным иным выводам и результатам.

Насколько предлагаемая здесь гипотеза убедительна и адекватна, вы узнаете только, пройдя вместе с автором весь путь от начала до конца, т.е. взяв на себя труд прочитать предлагаемое исследование. Как автор, я могу обещать только одно: труд этот будет не только не напрасен, но полезен и, как надеюсь, даже увлекателен, по крайней мере, для тех, кого не пугает работа мысли, кто желает немного отвлечься от мерзостей нынешней жизни с ее мелочными заботами и скудными запросами и окунуться в мир захватывающей научной гипотезы.

 

О НАУЧНОЙ И ПРАКТИЧЕСКОЙ

НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИИ ФОТОСИНТЕЗА

Начнем разгадку тайны трех сфер с биосферы. Выбор именно биосферы в качестве начального этапа исследования связан с тем, что именно здесь, на мой взгляд, представления человека о физических основах жизни наиболее шатки и противоречивы. Думается, что без прояснения до конца вопроса о той роли, которую якобы играют зеленые растения в пополнении атмосферы кислородом, нельзя сделать ни одного шага дальше в решении остальных задач. Насколько удачен и оправдан такой вариант решения «уравнения с тремя неизвестными» - будет видно в конце. Прежде чем продолжить изложение, хотелось бы принести свои извинения искушенному читателю за использование в качестве аргументации очевидных и хорошо известных ему положений, и фактов, но без них многое может показаться вовсе непонятным читателю неискушенному.

Теория фотосинтеза, а именно о ней пойдет тут речь, существует уже что-то около 150 лет. Однако, хотя она и считается одним из фундаментальных направлений науки, исследующей жизнь растений в ее основных проявлениях, редко можно встретить относительно еще какой-нибудь естественной теории столько противоречивых, часто просто несовместимых суждений и положений, сколько их имеется в теории фотосинтеза. Факт уже сам по себе примечательный. С первых же шагов ее появления она стала предметом многочисленных и нескончаемых до сих пор споров, и разногласий. Сегодня, кажется, никто не сомневается в ее истинности в целом, и дело вроде бы за малым - за окончательным уточнением отдельных не согласующихся вопросов и деталей теории. Однако при более близком знакомстве с этими «деталями» они оказываются настолько важного свойства, что становится совершенно очевидно, что вопрос о доказательности и научной обоснованности теории фотосинтеза вовсе не устарел. Другое дело, что сегодня, судя по всему, никому нет дела до того, истинна она или нет, и есть ли вообще такая теория.

Тем не менее, для тех немногих, которые знакомы с этой теорией не понаслышке, известно, что в отношении самого механизма фотосинтеза существует больше предположений, чем реальных и твердо установленных фактов. Время не только не сократило числа противоречивых гипотез и толкований, но наоборот, увеличило их. До сих пор отсутствует единое мнение относительно химической стороны процесса фотосинтеза, нет убедительного объяснения связи двух противоположных и взаимоисключающих процессов, а именно дыхания и фотосинтеза; не находит своего объяснения отсутствие прямой связи между увеличением растением своей биомассы и интенсивностью фотосинтеза, хотя теоретически тут должна быть совершенно очевидная прямая связь, а именно: чем интенсивнее проходит процесс фотосинтеза, тем, по идее, растение должно интенсивнее набирать свою массу. Но, увы, на деле такого соответствия не существует.

Все эти вещи слишком важны, а потому отсутствие адекватного их объяснения не может не подводить к вопросу: а верен ли сам подход к предмету исследования? Если до сих пор, отталкиваясь от теории, мы не можем более или менее ясно представить себе течение основных процессов, происходящих при фотосинтезе и показать их ясную и недвусмысленную связь с другими жизненными явлениями в растении, то чего стоит такая, простите, теория? Верна ли сама главная идея, что растения создают основную свою массу за счет усваиваемого из воздуха углерода и отдают туда взамен весь содержащийся в нем кислород?

Постановка вопроса, конечно, чисто риторическая: всякий согласится, что предпочтительнее иметь хорошую и отвечающую действительности теорию, нежели наоборот. Однако не надо забывать, что речь идет не просто о свободном и непредвзятом сравнении двух теорий, из которых каждый волен выбрать себе любую, а о том, что одна из них, а именно та, что господствует в физиологии растений, совершенно ложно трактует процессы, от которых напрямую зависят многообразные жизненные процессы на земле.

Ее истинность в целом не оспаривается по разным причинам. Нельзя при это не учитывать такого могучего фактора, что за теорией фотосинтеза стоят интересы не только отдельных ученых, но и целых научных учреждений, она стала не просто теорией, а целым мировоззрением. А когда затрагиваются мировоззренческие вопросы, то, как показывает история, официальная наука не остановится ни перед чем, чтобы подавить оппонентов. Тем более, что в данном случае ей противостоит никому неизвестный дилетант-одиночки. Думается, понятно, каков тут может быть исход дискуссии, случись таковая.

К поставленным выше вопросам я вернусь позже, когда будет рассмотрена в основных чертах сущность теории фотосинтеза и содержащихся в ней противоречий. Однако прежде чем переходить к такому разбору, кратко остановлюсь на одном принципиально важном моменте, который в качестве одного из главных методологических положений положен в основу аргументации. Речь идет о принципе единства основных жизненных процессов в растительном и животном мире. Согласно нему, все жизненные основные процессы в животном и растительном мире в основе своей тождественны. К таким процессам относятся, прежде всего, дыхание как окислительно-восстановительный процесс, затем питание как процесс усвоения и переработки необходимых питательных веществ; процесс выделения из организма вредных для него продуктов дыхания и распада; затем реакция живых организмов на условия среды и адаптация к ним.

Хотя жизнь предстает в огромном разнообразии своих форм от одноклеточных, или протистов, до высокоорганизованных растении и животных, присущие всем им процессы жизнедеятельности в своей сущности остаются тождественными. Если следовать этому принципу - а не делать этого нет никаких оснований, - то можно с полным правом уже априорно не принимать в качестве истинной любую теорию, которая, признавая существование какого-либо жизненно важного процесса у растений, отрицала бы наличие такового же у животных, и наоборот. Другими словами, этот принцип не признает в качестве научного дуалистический подход к рассмотрению живой природы и, напротив, берет за основу ее исследования подход монистический.

Монистический подход к биосфере есть не что иное, как последовательное утверждение единства основных жизненных процессов у растений и животных. Можно было бы согласиться, скажем, с утверждением, что листья растений ассимилируют углекислоту воздуха и превращают ее в сложные органические соединения (белки, сахар, крахмал, клетчатку и т.д.), как это следует из теории фотосинтеза, но только при одновременном признании существования подобного же процесса у животных, т.е. что и животные способны усваивать углекислоту воздуха и синтезировать ее в сложные органические соединения, которые служили бы для них питанием.

Однако тут нужно остановиться на миг, чтобы перевести дыхание, так как, боюсь, подобная постановка вопроса своей очевидной абсурдностью не может не вызвать негативной реакции даже у неискушенных в науке людей. И тем не менее, подобная точка зрения не только не кажется противоестественной, но, более того, является господствующей и признается истинной в отношении растений - этой важнейшей (количественно и качественно) части живого мира, т.е. биосферы. Между тем, растениям присущи те же жизненные функции, что и животным. Как и животные, они не могут существовать без кислорода, они также при дыхании выделяют углекислый газ; в атмосфере с повышенным содержанием углекислоты они не расцветают, как это можно было бы ожидать на основании теории фотосинтеза, а чахнут и гибнут, как и животные. Растения «угорают» от угарного газа, отравляются ядовитыми веществами, короче, ведут себя так же, как и всякие другие нормальные живые существа.

Разумеется, я не собираюсь строить свою аргументацию только на парадоксальных противопоставлениях и сопоставлениях животного и растительного миров, хотя такое сопоставление не только правомерно, но и поучительно, так как речь идет не о двух принципиально различных, а, наоборот, о принципиально сходных сферах жизни. Однако в данном случае я прибегаю к аналогии только с целью еще раз подчеркнуть основной принцип в подходе к исследуемой проблеме - принцип единства основных жизненных процессов в животном и растительном царствах.

Принцип этот отнюдь не нов. Трудно найти серьезную работу по общей физиологии, где бы он не провозглашался в качестве основы исследования. Широко известный французский физиолог XIX века Клод Бернар, подчеркивал, что общая физиология не может согласиться с дуалистическим подходом к животным и растениям и существованием двух отдельных физиологии - растительной и животной, писал: «Есть только один способ жизни, одна физиология для всех живых существ. И эта общая физиология приводит к заключению, что существует жизненное единство в обоих царствах».

Тем не менее, как это ни покажется странным, все рассуждения о единстве животного и растительного миров тут же уступают место откровенному дуализму, как только речь заходит о фотосинтезе - этом непонятном исключении, свойственном будто бы растениям и совсем не свойственном животным.

На заре создания теории фотосинтеза, дуализм проявлялся в открытой и грубой форме, сводящейся в общем к следующим рассуждениям: растения, синтезируют органические соединения из воздуха, тогда как животные их окисляют и разрушают; животные поглощают кислород и выделяют углекислоту, растения, наоборот, выделяют кислород и поглощают углекислоту; животные сжигают углеродные соединения, растения создают их. К внешней среде они находятся, таким образом, в обратных отношениях, а вместе образуют как бы своего рода гармонию, уравновешивая и взаимно дополняя друг друга.

Однако дуализм в такой прямолинейной и примитивной форме вынужден был отступать под воздействием новых открытий в области физиологии. Было точно установлено, что растения дышат так же, как и животные, поглощая кислород и выделяя углекислоту. Тем самым дуализму в важнейшем жизненном отправлении - дыхании, пришлось уступить место монизму. Позже было установлено, что животные, подобно растениям, также способны синтезировать сложные органические соединения. В клетках кишечника позвоночных животных происходят сложные биохимические процессы дальнейшего превращения всасываемых веществ, а именно синтез жиров, фосфорирование углеводов, превращение моносахаридов в гликоген и т.д.

Однако, несмотря на ряд серьезных открытий, подтверждающих принцип единства, дуализм не исчез. И тому были не просто мировоззренческие причины, но причины сугубо научные, связанные с однажды сделанными ошибочными открытиями и неспособностью их преодолеть. Теория фотосинтеза прекрасный и убедительный тому пример. Ее можно назвать уродливым отпрыском ранее допущенных ошибок, притом ошибок вне самой сферы физиологии растений, но тем не менее оказавших на нее роковое негативное воздействие.

Главнейшим проявлением единого для животных и растений способа жизни является дыхание. Пока организм дышит, он живет; пока живет, он дышит. Согласно существующим взглядам, в процессе дыхания организм поглощает кислород и выделяет углекислоту как отработанный продукт дыхательной деятельности клеток, ненужный и вредный для организма. Но по теории фотосинтеза у растений происходит прямо противоположный процесс. Здесь наука утверждает, что растение, наоборот, поглощает углекислоту, и выделяет кислород. Странный, казалось бы, парадокс, но на нем держится вся теория фотосинтеза. Растению тем самым приписываются какие-то уродливые, противоестественные, не присущие ни одному живому существу функции. Одно уже это должно было бы насторожить и повнимательнее присмотреться к основам теории фотосинтеза. Но науку в данном случае будто бы поразила какая-то слепота, в коей она пребывает, между прочим, по сию пору.

 

***

Мы не сможем, однако, должным образом ответить ни на один из недоуменных вопросов, связанных с теорией фотосинтеза, если не рассмотрим, хотя бы кратко, историю возникновения и утверждения теории фотосинтеза, ту почву на которой она возникла и основные стороны процесса фотосинтеза в связи с другими жизненными отправлениями растения - дыханием, транспирацией, корневым питанием и др. И все это, разумеется, надлежит сделать в связи с некоторыми общими законами физики, химии и законами взаимодействия растении с окружающей средой.

Прошу читателя набраться в этой связи немного терпения, и обещаю, что оно будет вознаграждено. Также прошу принять во внимание тех, кого уже утомило предварительное кружение вокруг теории фотосинтеза, что ее критика вовсе не самоцель. Бог бы с ней, мало ли в мире всяких странных теорий, которые содержат несуразности и тем не менее живут и благоденствуют. Дело в том, что теория фотосинтеза оказалась важнейшим звеном в целой цепи ошибок, относящихся к нашим представлениям о воде, воздухе и жизни вообще. Не рассмотрев ее именно в этой связи, мы не сможем двинуться ни на шаг дальше. Тут, как говорил поэт, «ее не обойти, ее не объехать: единственный способ - взорвать».

 

***

Какие же научные и жизненные обстоятельства способствовали появлению, развитию и утверждению этой странной во многих отношениях теории и заставили, вопреки всякой нормальной логике, поверить в нее как единственно верную? Ведь, как вы, должно быть, понимаете, она возникла не на пустом месте и не без причины. Вопрос о причинах ее возникновения имеет поистине огромное и принципиальное значение, ибо именно в этом процессе ее создания, становления и развития во многом содержится ответ на многие претензии к данной теории.

Возникновение каждой теории имеет свои исторические и познавательные корни. Каждая теория строится не на пустом месте, а исходит из существующих научных представлений и убеждений. Поэтому, если эти представления оказываются ложными, ошибочными, то они влекут за собой длинную цепь ошибочных теорий и концепций в данной и смежных областях науки. Но беда в том, что об основаниях той или иной теории со временем обычно забывают; к ним редко обращаются, считая их само собой разумеющимися, а все встречающиеся на пути теории недоразумения и нестыковки относят на счет случайностей и частных погрешностей. Эти основания, освященные временем и авторитетом больших ученых прошлого, уже не пересматриваются, не меняются, не исправляются; на них надстраиваются новые этажи, ставятся временные подпорки, которые со временем сами превращаются в постоянные, и так все потихоньку движется, пока не произойдет что-то непредвиденное.

Нет, я не имею намерения заранее навести тень на теорию фотосинтеза. Она - и это я постараюсь показать дальше - сама есть жертва роковых обстоятельств в науке; она - дитя великой ошибки, великой как в смысле ее масштабов, так и в смысле ее величия. Одна ошибка повлекла за собой целую цепь других ошибок, но поскольку эта первоначальная ошибка была принята за истину, то все строящиеся на ней последующие теории в разных областях знания вынуждены были каким-то образом изворачиваться и приспосабливать свои взгляды к ней, идя невольно на подлог. Это трагедия науки - другого слова не подберешь.

 

***

Суть же дела, кратко, такова: до возникновения молекулярной теории существовало признаваемое большинством ученых, как, собственно, и простыми земледельцами, естественное убеждение, подкрепляемое ежедневными наблюдениями и всем опытом, что растение живет и развивается благодаря, прежде всего, наличию в почве влаги и питательного вещества гумуса. О роли влаги в жизни растений и живого мира существовал основанный на тысячелетнем человеческом опыте взгляд, выраженный знаменитым Фалесом из Милета в утверждении, что основой всего сущего на земле является вода.

Первым ученым, количественно показавшим значение воды для жизнедеятельности растений был голландский естествоиспытатель Ван-Гельмонт (1577—1644). Прошу читателя внимательно отнестись к его опытам, поскольку они очень важны для рассматриваемой проблемы.

Желая установить, за счет чего создается вещество растения, Ван-Гельмонт посадил в глиняный сосуд с почвой, ивовую ветвь и регулярно в течение пяти лет поливал ее дождевой и дистиллированной водой. Через пять лет растение и почва были взвешены им отдельно. Оказалось, что ива за это время прибавила в весе около 75 кг (без учета веса листьев, потерянных ивой за четыре осени), в то же время почва потеряла всего 57 грамм. Вывод напрашивался сам собой: растительная масса ивы была создана исключительно за счет воды, регулярно вносившейся в сосуд при поливке. К такому естественному выводу и пришел Ван-Гельмонт.

Этот взгляд держался более ста лет, пока в 1784 г. известный французский химик Лавуазье не обнаружил в результате своих опытов, что вода состоит всего из двух простых элементов: водорода и кислорода. Открытие это сыграло поистине колоссальную, и, как мы увидим дальше, драматическую, если не сказать роковую роль не только для химии, но и всех смежных и родственных наук, включая физиологию растений. Можно считать, что именно с этого момента были заложены реальные предпосылки для последующего развития теории фотосинтеза. Обычно в литературе по истории фотосинтеза этот момент не упоминается вовсе. Пишут о разных ученых, сыгравших непосредственную роль в развитии этой теории, но нигде ни слова об открытии Лавуазье, хотя все упирается именно в его злополучное открытие. Оно настолько ошеломило ученый мир, что он без каких-либо возражений и критики принял его, и оно стало не только общепризнанным, но и отправной точкой для всех последующих исследований. Именно этот факт и сыграл решающее значение в создание теории фотосинтеза.

В самом деле, если бы не формула воды Лавуазье Н₂О, то какой, собственно, был бы резон отказываться от выводов Ван-Гельмонта? Чтобы убедиться в этом окончательно, достаточно посмотреть, из чего состоит растительное вещество растения. По данным К.А. Тимирязева, в ста весовых частях сухого растительного вещества содержится:

углерода - 45%

водорода - 6,5%

азота - 1,5%

кислорода - 42%

золы - 5%*.

Из таблицы видно, что почти половина всего состава растительного вещества приходится на углерод. Возникает вопрос: откуда растение берет такое количество углерода? Исходя из результатов опытов Ван-Гельмонта, углерод следовало бы искать в воде. Но формула воды, открытая Лавуазье, раз и навсегда отрезала путь поиска источника углерода в воде: она, увы, его не содержала. Это прекрасный и полный драматизма пример того, как одно ошибочное открытие (да, да ошибочное, и задача данного исследования не только показать, но и доказать это) заблокировало единственно правильный путь для ряда наук, и повело их кривыми дорогами, ведущими неведомо куда.

Но оставалась, правда, почва, как еще один возможный источник поступления углерода. Но опыты Ван-Гельмонта, как и аналогичные опыты других ученых отвергли этот источник. Тимирязев пишет в этой связи: «В самом деле, если бы растение извлекало свой углерод исключительно или главным образом из органического вещества почвы, то почва, покрытая растительностью, продукты которой так или иначе удаляются, должна бы со временем становиться беднее перегноем, но ежедневный опыт учит, что наоборот, почва под полем, лугом или лесом становится богаче перегноем. Очевидно, что растение в итоге не только не извлекает из почвы, но даже вносит в нее органическое вещество, во всяком случае, главный источник углерода растения находится не в почве».

Что это именно так, было доказано многими опытами ученых: растения для наглядности выращивались в прокаленном кварцевом песке, лишенном даже малейшего содержания органических веществ, которое могло бы быть использовано растением для питания. Растения при этом поливались исключительно дистиллированной водой и слабым раствором минеральных солей. И несмотря на подвергнутую «пытку», растения прибавляли в весе, развивались, цвели, давали плоды и семена. Из этого делался вывод, что растения способны синтезировать органические вещества из неорганических.

Однако эти опыты не снимали главного вопроса: откуда растения берут углерод, если в воде, как показал Лавуазье, его нет, в почве его содержание ничтожно, и притом, что самое главное, растения способны развиваться в почве, вовсе лишенной углеродных соединений? Силою роковых обстоятельств ученые вынуждены были обратить свои взоры на единственно оставшуюся среду, откуда растение могло бы еще черпать углерод для своего питания. В самом деле: если не в почве, если не в воде, то остается один только воздух. Но если из воздуха, то значит, только посредством листьев. Так замкнулась цепь. Всей логикой развития науки, логикой научных открытий, в истинность которых все свято верили, исследования ученых-физиологов объективно и жестко детерминированно были направлены только в одном единственном направлении - в направлении развития противоестественной теории воздушного питания растений путем ассимиляции листьями углекислоты воздуха и синтезирования ее в сложные органические соединения.

 

***

В развитии этих взглядов серьезным побудительным мотивом послужили опыты и наблюдения, проведенные рядом ученых. В 1771 г. английский химик Дж. Пристли обнаружил, что зеленые растения способны якобы «исправлять» испорченный животными воздух и делать его вновь пригодным для дыхания. Примечательным здесь было то обстоятельство, что многократные попытки ученого получить аналогичные результаты в опытах на крупных, активно растущих растениях окончились неудачей: во всех таких опытах растения, подобно животным «портили» воздух.

Причины неудовлетворительных результатов опытов Пристли и недостаточной убедительности его выводов были выявлены голландским естествоиспытателем Ингенгаузом. Тот обнаружил (1779), что способность растений «исправлять» воздух непосредственно связана с воздействием солнечного света. Этой способностью обладают зеленые растения, которые реализуют ее лишь на солнечном свету; в темноте же они ведут себя точно так же как остальные части растений, то есть загрязняют воздух своим дыханием.

Позже Сенебье (1782) и Соссюр (1767-1845), показали, что растение на свету усваивает углерод из углекислоты воздуха с выделением в равном объеме кислорода. Трудами этих ученых теория фотосинтеза обрела свой общий и в принципе завершенный вид. В своих основных чертах она сохраняется и поныне. Черты эти сводятся к следующему:

а) растения поглощают углекислоту и выделяют кислород в равном объеме;

б) этот процесс происходит только на солнечном свету;

в) он характерен лишь для зеленых частей растения, то есть частей, содержащих хлорофилл;

г) процесс выделения кислорода происходит только при наличии в воздухе углекислоты: чем ее больше, тем больше выделяется кислорода.

Можно все сказать про теорию фотосинтеза, кроме одного, а именно, что она разумна. Не случайны поэтому были ожесточенные нападки на нее как стороны теоретиков, так и практиков. С точки зрения простого здравого смысла и повседневного опыта, теория воздушного углеродного питания растений казалась не только несостоятельной, но и попросту абсурдной. Практики из многовекового опыта прекрасно знали: чтобы собрать хороший урожай, растению нужны тепло, влага и удобрение. Правильное сочетание и чередование этих трех элементов неизменно давало устойчивые и обильные урожаи. И опыт никогда не подводил практиков. Что же касается содержания углекислоты в воздухе, то об этом просто никто и никогда не думал, пока ученые не обнаружили странный факт, что растения не только способны поглощать при некоторых условиях углекислоту, но и создают именно из нее всю свою растительную массу.

Из практики хорошо известно, что при соблюдении агрохимических правил повышение продуктивности возделываемых культур имеет самые широкие пределы, хотя при этом содержание углекислоты в воздухе не увеличивается совершенно. Если критерием справедливости всякой теории является в конечном счете практика, то у теории фотосинтеза за все время ее существования отношения с этим критерием оставляли желать много лучшего. Если строго следовать теории, нужно были бы ставить урожайность всех культур в прямую зависимость от содержания углекислоты в атмосфере согласно правилу: чем ее больше, тем, стало быть, урожайность должна быть выше. И наоборот, чтобы повысить урожайность, нужна большая насыщенность атмосферы углекислотой. Но, увы, нигде, никогда и никем эта зависимость не была подтверждена. Наоборот, всегда и везде подтверждался факт вредного влияния повышенного содержания углекислоты в атмосфере на все живые существа, не исключая и растения.

Из многих опытных данных, которые я не привожу ради экономии места, можно сделать выводы о крайней противоречивости и неубедительности большинства положений теории фотосинтеза, сами, которые выводились из сомнительных по своей достоверности опытов. Действительно, если растение и в самом деле создавало бы всю свою растительную массу и питательные вещества исключительно за счет ассимилируемой им углекислоты воздуха, то совершенно непонятно, почему оно плохо переносит даже небольшое повышение ее концентрации, почему оно может расти в атмосфере, вообще лишенной углекислоты и почему, наконец, растения бурно увеличивают свою растительную массу от внесения в почву даже небольшого количества азотных удобрений при сохраняющемся неизменным содержании углекислоты в атмосфере?

Теория фотосинтеза, таким образом, за все свое более чем стопятидесятилетнее существование не продвинула агрохимию ни на один шаг вперед, и все успехи сельского хозяйства в выращивании богатых урожаев были достигнуты помимо нее.

Другим серьезным аргументом против теории служил и такой факт, как весьма низкое содержание углекислоты в воздухе. По крайней мере, по мнению многих ученых, оно совершенно неспособно было бы обеспечить жизнедеятельность растений, если исходить из теории фотосинтеза. Другим доводом против служил факт постоянства содержания кислорода в атмосфере и несоответствие объемного содержания последнего содержанию углекислоты, хотя, как утверждает теория, при фотосинтезе образуется количество кислорода, равное в объемном отношении количеству поглощенного растениями из воздуха углекислого газа. Иными словами, сколько растениями поглощается углекислоты, ровно столько же выделяется кислорода. Поскольку в воздухе содержится примерно 0,03% углекислого газа, то при газообмене в процессе фотосинтеза должно высвободиться такое же количество кислорода, да и то лишь в том случае, если растения поглотят весь атмосферный углекислый газ. Но воздух ведь содержит 21% кислорода, т.е. его объем в 700 раз превышает объем содержащейся в нем углекислоты. Откуда же берется такой избыток кислорода? Ведь кислород расходуется постоянно и в больших количествах. Он - главный агент бесчисленного числа окислительных процессов, происходящих на земле. Известны тысячи реакций, протекающих при его участии в живой и неживой природе. Процессы дыхания животных и растений, процессы горения и разложения, которые происходят на земле непрерывно в течение многих миллионов лет, - все это требует огромного количества кислорода. Без кислорода нет жизни. Однако, несмотря на большое число процессов, при которых происходит связывание кислорода, его количество в атмосфере остается поразительно постоянным. Более того, если процентное содержание углекислоты еще как-то варьируется в зависимости от различных обстоятельств (больше ее в промышленных районах, городах, меньше в сельских районах, вдали от заводов и фабрик, совсем мало ее в горных районах), то содержание кислорода практически постоянно и не зависит ни от каких условий, будь это в районах с богатой растительностью, в пустынях, над просторами океанов. Даже на высотах до 70-80 км не обнаружено нарушения процентного содержания кислорода и соотношения между содержанием последнего и азота - 21% и 79% соответственно.

Такое постоянство состава воздух и содержащихся в нем азота и кислорода не может не вести к вполне естественному предположению о существования на земле столь же постоянного источника их пополнения, притом в неизменном соотношении. Но можно ли рассматривать в качестве такого постоянного и неизменного источника процесс фотосинтеза? Здравый смысл, как бы скептически к нему ни относиться, просто вопиет против этого. Ведь установлено, что интенсивность процесса фотосинтеза значительно колеблется в зависимости от очень многих случайных и закономерных процессов: от содержания в воздухе углекислоты, от освещенности и его интенсивности, от смены дня и ночи, от сезонности и т.д. Но значит, от тех же причин должно зависеть и меняться в равной мере и содержание кислорода в воздухе.

Сюда же отнесем и значительные сезонные колебания в фотосинтезе, которые должны были бы заметно воздействовать на содержание кислорода и углекислоты в атмосфере. В течение полугода почти вся растительность северного полушария практически выключалась бы из процесса фотосинтеза. С наступлением осени и зимы и вплоть до мая месяца исчезает зеленый покров земли, деревья сбрасывают листья - этот орган фотосинтеза, и природа замирает. Данное обстоятельство, если следовать теории фотосинтеза, должно было бы значительно повысить в этих районах содержание в воздухе углекислоты и в то же время сильно сократить содержание кислорода. Если суммировать сказанное, то мы вправе были бы ожидать значительных скачков и перепадов в объемном содержании как кислорода, так и углекислоты в атмосфере, что, в свою очередь, не могло бы не отразиться на жизнедеятельности животного и растительного миров. Но ничего подобного не происходит, и состав атмосферы всегда и в любое время остается сравнительно постоянным.

Давайте, однако, предположим, что процесс фотосинтеза и деятельность различных микроорганизмов, которая, согласно существующим понятиям, есть источник свободного азота воздуха, и в самом деле давали бы нам постоянно и с математической точностью содержащиеся в атмосфере 79% азота и 21% кислорода (хотя такое предположение само фантастично). Поскольку в настоящее время атмосферный воздух рассматривается как механическая смесь газов, то из этого следует, что в атмосфере постоянно должен происходить процесс смешения этих газов. Принимая во внимание постоянство состава воздуха в любой точке земного шара, этот процесс должен быть близким к идеальному. Известно, однако, что силы, вызывающие перемещение воздушных масс по земному шару, столь же непостоянны и капризны, сколь и погода; они подвержены многочисленным сезонным и годовым колебаниям, влиянию различных внешних причин, которые сами непостоянны и изменчивы (например, колебания в солнечной активности, изменения в земной коре и проч.). К этому нельзя не прибавить и те причины, которые упоминались в связи с процессом фотосинтеза – неравномерное распределение растительности по земному шару, сезонные перерывы в ее жизнедеятельности, колебания в содержании углекислоты в атмосфере и т.д. Но все перечисленные факторы как раз говорят об отсутствии на земле такого идеального механизма смешения газов атмосферы. Если бы атмосфера действительно состояла из смеси газов, то их распределение по земному шару носило бы совершенно случайный, переменчивый характер, и это непременно было бы зарегистрировано различными приборами, да и самими животными, для которых не могли бы пройти незамеченными серьезные перепады в содержании кислорода и углекислоты.

Круг сомнений, однако, далеко не ограничивается вышеизложенным: в него включается, помимо кислорода, и другой главный составной элемент атмосферы - азот. В отношении него мы вправе задать тот же вопрос: каков источник его постоянного содержания в атмосфере (79%) и его пополнения? Может быть, в данном случае, в отличие от кислорода, нам удастся найти большее соответствие? Увы, его, к сожалению, нет применительно и к азоту. Трудно, если вообще возможно, оставаясь на почве разума и действительности, согласиться с существующим представлением, что 4/5 объема атмосферы обязано своим существованием деятельности некоторых видов микроорганизмов типа гнилостных бактерий. А ведь именно так объясняет наука источник пополнения атмосферы азотом. Во-первых, сам этот источник крайне непостоянен в своем функционировании, и он не в состоянии обеспечить такую точность в обеспечении атмосферы одной из ее составных частей, как бы нас ни уверяли в обратном. Во-вторых, нелепость этого утверждения видна из того, что в то время как вся мощная растительность земного шара, как наземная, так и подводная, дает, согласно теории фотосинтеза, 21% кислорода, тогда как некоторые виды микроорганизмов обеспечивают ее 79% азота. Далее, если взять те же процессы гниения и разложения, то их основными продуктами являются опять-таки углекислота и аммиак, а не азот. Но если углекислого газа содержится в атмосфере всего лишь 0,03%, то содержание в ней аммиака настолько ничтожно, что нет даже смысла приводить эти данные. Количественные сопоставления не дают, таким образом, никаких оснований считать обоснованным существующий взгляд на источник основных частей атмосферы, а именно: кислорода и азота.

Все эти сомнения вовсе не новы: они тянутся с XIX века. Главное возражение против теории воздушного питания растений основывалось на том, что содержание углекислоты в воздухе слишком ничтожно, чтобы обеспечить растительный мир необходимым для него питанием. Сегодня также не существует аргументов, которые могли бы доказать, что весь органический мир, мир растительный и животный как настоящего времени, так и прошлого, насчитывающий миллионы лет, ежегодно снимаемые по всей земле урожаи различных культур, огромные залежи каменного и бурого угля, торфа, нефти, обязано своим существованием этим жалким 0,03% углекислого газа. Но именно такое маловероятное предположение лежит в основе теории фотосинтеза. Я не стану здесь подробно останавливаться на всех ее несуразностях и противоречиях - их слишком много. Для неспециалистов все это малоинтересно, для специалистов - не ново. Но все же на некоторые моменты я обращу внимание. Кому они не интересны, те могут их пропустить, не потеряв, собственно, ничего в главном.

 

***

Итак, отмечу, что фотосинтез по своей сути не только противоположен процессу дыхания, но и противоречит ряду фундаментальных положений физики. Не может не возникнуть тут правомерный вопрос: на каких законах физики основан в этом случае весь процесс фотосинтеза? Для его выяснения обратимся непосредственно к разъяснениям, которые дает в этой связи сама теория. Так, например, известный физиолог проф. Рубин пишет в своей книге (просим читателя внимательно отнестись к нижеследующему свидетельству): «Углекислый газ является важнейшим материальным субстратом фотосинтеза. Обычное содержание СО₂ в воздухе колеблется от 0,02% до 0,03%. При нормальном давлении и нуле градусов это составляет 0,589 мг. СO₂ в 1 л. воздуха. Поскольку из 1 л. ассимилированной СO₂ образуется 0,682 г. глюкозы, то для образования 1 г. глюкозы нужно затратить количество СO₂, содержащееся в 2500 л. воздуха. Для образования же килограмма сахара растению необходимо «переработать» около 2,5 млн.л. (500 кубометров), полностью освободив последний от содержащего в нем углекислого газа. При крайне низком содержании углекислоты в воздухе, растениям, можно сказать, приходится в буквальном смысле «вылавливать» ее посредством имеющихся у них различных приспособлений. К их числу относятся прежде всего устьица, являющиеся основным путем проникновения СO₂ внутрь листа».

Нарисованная картина просто поразительна! Не растения, а форменные насосы. С какой же интенсивностью должно работать растение в качестве такого насоса, чтобы пропустить через устьица листьев 2500 л воздуха и в итоге получить всего лишь 1 грамм сахара? Удивительно здесь то, что эта малоправдоподобная и не соответствующая даже простым наблюдениям за миром растений картина выдается в качестве истинной, и что в нее верят десятки, а то и сотни умных ученых мужей. Приводимые цифры красноречивее всех иных доводов говорят против теории фотосинтеза. Здесь мы лишний раз видим, что, за какую сторону теории фотосинтеза ни возьмись, везде сплошные натяжки, забвение основных физических законов, будто они ее не касаются вовсе, подтасовки и все прочее в том же духе. И все это благодаря одной единственной причине, а именно так называемому открытию Лавуазье, согласно которому вода состоит из водорода и кислорода и которому все легко поверили, и свято верят до сих пор.

Я уже отмечал, что растения дышат так же, как и все животные. Дыхание осуществляется благодаря, прежде всего, теплообмену и газообмену живого организма с окружающей его средой, которые проходят самопроизвольно. Самопроизвольные процессы не могут происходить одновременно в двух направлениях: от большего к меньшему и от меньшего к большему - такое противоречит общепризнанным законам физики. Признание же теорией фотосинтеза одновременного существования двух противоположных и противоречащих один другому процессов газообмена при дыхании и при фотосинтезе представляет именно такое противоестественное явление.

Известный французский физиолог Ж. Буссенго, хотя и внес свой вклад в разработку теории фотосинтеза, любил, между прочим, повторять, что во всех проводимых опытах над растениями необходимо спрашивать мнение самих растений. Однако опыты по фотосинтезу напоминают скорее не мирную дружескую беседу с ними, а форменный допрос под пыткой, вследствие которого растения вынуждены «признаваться» в деяниях, никакого отношения к ним не имеющих. В самом деле, главной особенностью всех этих опытов было то, что они делались в условиях искусственных, весьма сильно отличающихся от тех, в которых растение находится обычно. Поэтому оно и не могло давать «правдивых показаний», а давало те, которые выбивались из него принудительно. Прежде всего, это относится к повышенному содержанию углекислоты в среде, в которой обычно проводились опыты, и, наоборот, к пониженному содержанию в ней кислорода. В таких ненормальных условиях «нормальным» оказывалось то, что растение вынуждено было поглощать ненужную ему углекислоту и выделять при этом замещаемый ею кислород.

 

***

Помимо сказанного остается еще один важный вопрос, требующий ответа: почему растения в условиях повышенной концентрации углекислоты, во время опытов над ними, выделяют все-таки кислород. Ведь именно на этом факте строится главный вывод теории фотосинтеза, что зеленые растения являются якобы единственным источником всего кислорода атмосферы. Здесь необходимо отметить тот факт, что во время опытов над растениями такое выделение кислорода начинается исключительно на солнечном свету и моментально прекращается при переносе растения в слабо освещенное место. Этот момент очень важен. Почему так происходит? На этот вопрос мы не сможем ответить, исходя лишь из законов диффузии. Ответ нужно искать уже в области физиологии. С этой целью обратимся к одному весьма важному обстоятельству.

 

***

Итак, теория говорит нам, что процесс фотосинтеза происходит только при солнечном освещении и только в зеленых частях растений, то есть в листьях, и что он связан непосредственно с красящим пигментом растений - хлорофиллом. Какова же во всем этом роль хлорофилла?

По теории, именно хлорофилл связывает всю всасываемую растением углекислоту, именно в нем происходит процесс синтеза углекислоты и воды в сложные органические соединения, и происходит выделение кислорода. Но это по теории. Поскольку, как мы уже могли убедиться, эта теория, мягко говоря, не совсем адекватна, то возникает необходимость дать более точное объяснение роли хлорофилла в жизни растений. С этой целью обратимся непосредственно к хлорофиллу и посмотрим, что он из себя представляет.

Не стану рассматривать тут все его замечательные химические и физические свойства. Для нас важны некоторые его особенности и свойства, роднящие его с другими подобными же веществами в живом мире, что позволяет прибегнуть к аргументированной аналогии. Обратимся, прежде всего, к тому важному обстоятельству, что по своей химической природе хлорофилл очень близок к пигменту крови гемоглобину, выполняющему дыхательную функцию как переносчик кислорода и частично углекислоты. Данный момент хотелось бы подчеркнуть особо.

Близость строения и химического родства красящего вещества крови и зеленого пигмента листьев была экспериментально доказана рядом ученых. Была установлена не только общность пигментной части хлорофилла и гемоглобина, но и общность более сложной структуры, включая белковую часть. Эти открытия сыграли выдающуюся роль в подтверждении принципа единства живой природы. Дополнительное подтверждение они нашли в фактах обнаружения гемоглобина у ряда растений, например, в корневых клубеньках бобовых растений, и наоборот, хлорофилла - у многих животных. Такое сходство должно, казалось бы, само собой наталкивать на мысль о сходстве выполняемых ими функций. Но, к сожалению, не был сделан еще один шаг в направлении признания единства животного и растительного миров. Этот шаг, по моему мнению, должен был заключаться в последовательном доведении до конца доказательства сходства и даже тождественности функций гемоглобина и хлорофилла. Если в животном мире наиболее распространенным дыхательным пигментом является гемоглобин, то, по аналогии, в растительном мире таковым является хлорофилл.

В этой связи беру на себя смелость утверждать, что хлорофилл выполняет не приписываемую ему функцию фотосинтеза, а дыхательную функцию растений плюс функцию теплообмена, то есть прямо противоположную той, которую ему отводит теория фотосинтеза. Но есть ли этому иные подтверждения, помимо химического родства гемоглобина и хлорофилла? Для ответа на этот вопрос еще раз обратимся к отношению между хлорофиллом, кислородом и углекислотой.

Примечательным обстоятельством тут является то, что такое же отношение можно видеть и в случае гемоглобина крови. В процессе дыхания гемоглобин (Нb), присоединяя к себе кислород, превращается в так называемый оксигемоглобин - нестойкое соединение с кислородом:

Нb + О₂ = НbО₂.

В 1892 г. ученик Сеченова Б.Ф. Вериго впервые пришел к выводу, что углекислота способствует вытеснению кислорода из оксигемоглобина. Позже Бор (1904) окончательно подтвердил этот вывод, получивший название «эффекта Бора-Вериго». Проф. Рубинштейн отмечает в этой связи, что при избытке углекислоты оксигемоглобин легче отдает связанный им кислород даже при одном и том же парциальном давлении последнего в окружающей среде. Было также показано - и этот факт весьма важен для наших рассуждений, - что кислород, химически связанный с кровью, освобождается гораздо легче при повышении температуры.

Если теперь обратиться к опытам по так называемому фотосинтезу и вспомнить, при каких условиях происходит взаимодействие между хлорофиллом, кислородом и углекислым газом, то нетрудно убедиться в том, что при этом имели место процессы, полностью покрываемые «эффектом Бора-Вериго». Исходя из факта близкого родства хлорофилла и гемоглобина, можно с достаточным основанием утверждать, что во всех опытах по фотосинтезу повышенная концентрация углекислоты, как и в случаях с гемоглобином, так сказать, провоцировала вытеснение кислорода из оксихлорофилла, то есть хлорофилла, насыщенного кислородом. Поскольку этот процесс особенно усиленно проходит на солнечном свету, то и здесь мы видим аналогию с гемоглобином крови, из которого кислород освобождается гораздо легче при повышении температуры. Таким образом, механизм выделения кислорода и поглощения углекислоты листьями растений, принятого за фотосинтез, объясняется иными причинами, а именно: 1) повышенной концентрацией углекислоты в среде, способствующей ускорению процесса диссоциации оксихлорофилла, и 2) повышением температуры листьев вследствие действия солнечной радиации. Данный фактор также действует в направлении ускорения процесса диссоциации оксихлорофилла. В этом объяснении вполне согласуются законы физики и физиологии, не только не противореча, но, напротив, дополняя друг друга.

Все вместе взятое подводит к неожиданному выводу, что все опыты по фотосинтезу на самом деле прекрасно подтверждают тот факт, что хлорофилл в действительности является агентом не фотосинтеза, а дыхания растений. Доказательством тому служит не только его весьма близкое сходство по химическому составу и структуре с гемоглобином, но и то, что он подчиняется тем же закономерностям, что и последний.

 

***

На этом в общем можно было бы и закончить и без того затянувшуюся критику теории фотосинтеза. Думается, что уже из сказанного должно быть вполне ясно, что она не согласуется с рядом важных физических и физиологических принципов. Химического аспекта процесса фотосинтеза не стану здесь касаться вовсе: эта область и поныне полна противоречивых гипотез, теорий, утверждений и предположений, разбираться в которых нет никакой необходимости, ибо ничего в принципе не проясняя, они многое только еще больше запутывают и затемняют.

Однако, даже рискуя утомить читателя и ослабить его интерес к дальнейшему чтению, считаю все же необходимым хотя бы кратко сопоставить фотосинтез с другими физиологическими процессами в растениях: дыханием, транспирацией, передвижением питательных веществ и деятельностью корневой системы, чтобы окончательно подтвердить факт, что растение в своей жизнедеятельности совершенно не зависит от процессов, которые ему приписывает теория фотосинтеза.

О дыхании растений и его несовместимости с процессом фотосинтеза достаточно было сказано выше. Перейдем поэтому к вопросу о корневом питании растений. Тот факт, что органом питания и переработки питательных веществ растений является корневая система, может быть доказан на основании одних лишь общих физиологических принципов и принципов единства жизненных процессов. Если же обратиться к многовековой человеческой практике, то она рассеивает последние сомнения на этот счет. Однако вопреки всему этому, вопреки опыту, вопреки всякому здравому смыслу, вследствие развития теории фотосинтеза в качестве органа питания были признаны листья, а корневой системе отводилась второстепенная роль - роль поглотителя влаги и минеральных веществ. Тем самым навечно закреплялся дуализм во взглядах на питание самого растения, а также растений в целом в противопоставлении животному миру. Поэтому, как это ни парадоксально, приходится прибегать к доказательству самоочевидного факта, что питание растений, синтез ими органических веществ происходит исключительно через корневую систему и в корневой системе.

Я не стану здесь выдвигать каких-то новых теорий или гипотез. Постараюсь лишь кратко обобщить те данные, которые накопила физиологическая наука в отношении роли корневой системы как органа питания и переработки питательных веществ. Проблема эта представляет интерес исключительно в связи с главной темой - критикой теории фотосинтеза и доказательством ее несостоятельности, потому и направим основное внимание на вопрос о возможности синтеза органических веществ корневой системой растений.

Такая возможность была показана и доказана многими учеными-физиологами. Они, в частности, проделали ряд опытов по исследованию пасоки растений. Если, к примеру, перерезать стебель растения у самой поверхности почвы, то через некоторое время из места разреза начинает вытекать жидкость. Явление это получило название «плача растений», а вытекающая жидкость - сока плача или пасоки. Д.А. Сабинин установил, что сок пасоки может поддерживаться в неизменном объеме на протяжении нескольких часов. Объем воды, поглощаемый корнями при плаче из наружного раствора, примерно равен объему пасоки, выделяемому при этом процессе. Отсюда естественный вывод, что при плаче устанавливается ток жидкости, идущей из корневой системы вверх. Странно здесь то, что это естественное движение пасоки снизу вверх нужно было специально доказывать. Доказывать же надо было потому, что согласно теории фотосинтеза, движение должно идти в обратном порядке, т.е. сверху вниз, от листьев к корням, что, как сами понимаете, совершенно противоестественно.

Исследования, проведенные над составом пасокой, показали, что она богата органическими соединениями. Ряд ученых при анализе пасоки, подаваемой корневой системой растений, обнаружили в ней органические кислоты, аминокислоты, белок и другие органические вещества.

«Поглощаемые вещества - писал, к примеру, известный советский физиолог И.И. Колосов, - попадая в клетки корней, включаются в совершаемый в них обмен и претерпевают сложные превращения. В процессе этого обмена поглощаемые вещества образуют легко подвижные, лабильные соединения с органическими веществами, включаются в синтез новых органических соединений, таких как амиды, аминокислоты, липоиды и нуклепротеиды, часть из которых идет на новообразование и собственный рост корней, а основное их количество передается к основным очагам потребления питательных веществ в надземные органы растения. Около одной трети, а зачастую и до 50% от общего количества азота, подаваемого с пасокой в надземные части растения, находится в виде органических соединений, образуемых на пути его движения в корневой системе».

Примеров, иллюстрирующих роль корневой системы в синтезе сложных органических соединений, можно привести массу, и все они доказывают ее исключительную роль в этом процессе. Поэтому с полным основанием можно констатировать, что именно в корневой системе растений происходит синтез сложных органических соединений, а вовсе не в листьях, как должно было бы происходить по теории фотосинтеза. Этот естественный во всех отношениях вывод снова наталкивается на «проклятый вопрос»: откуда в корнях растения берутся органические вещества, если единственным источником таковых, согласно теории, является углекислота воздуха, якобы «всасываемая» листьями и там превращаемая в органические соединения?

И тут вновь, в который уже раз мы становимся свидетелями образования всякого рода искусственных надстроек с целью согласовать упрямые факты с не менее упрямой теорией. На сей раз, в полном соответствии с вывернутой логикой теории фотосинтеза, выдвигается предположение, что органические соединения, синтезированные из углекислоты в листьях, следуют будто бы сверху вниз в корневую систему, где и происходит новый синтез спустившихся с высоты органических соединений с минеральными веществами, всосанными через корни. Затем все это заново вместе с пасокой поднимается наверх к листьям.

Да, человеческая фантазия, в самом деле, не имеет предела. Растению приписывается тем самым какая-то чудовищно трудоемкая работа по непрерывному перемещению органических веществ сверху вниз и снизу вверх, чтобы обеспечить нормальный рост, а заодно доказать правоту поборников теории фотосинтеза. Если даже признать правоту этой точки зрения, то возникает вопрос: откуда растение берет такое количество свободной энергии, чтобы обеспечить все эти бесконечные передвижения веществ? Но такой вопрос даже не ставится, и растение выглядит вроде своеобразного самогенерирующегося перпетуум-мобиле.

Практика и опыт и здесь никак не согласуются с предположениями сторонников фотосинтеза. Взять тот же процесс плача растений; он может продолжаться много часов, не теряя своей интенсивности, и при этом пасока неизменно остается богатой органическими соединениями. Это имело место и в том случае, когда растения во время проведения опытов вообще были лишены своей надземной части вместе с листьями.

Однако все дело в том, что многие предположения, на которых строится теория фотосинтеза, вытекают не из опыта, не из законов физики или химии, а из вынужденной необходимости подгонять факты к сложившимся взглядам в отношении химического состава воды и атмосферы.

 

***

Чтобы сделать картину более полной, рассмотрим важнейший для жизни растений процесс поглощения и испарения воды. Общая потребность растений в воде, ее количество, которое расходуется ими в процессе жизнедеятельности, огромны. Расход воды растением сильно колеблется в зависимости от различных условий жизни растительного организма. В среднем, для большинства культурных растений среднего пояса принимается, что для образования около 3 гр. сухих веществ ими расходуется килограмм воды. Следовательно, на построение химических компонентов растение использует около 0,3% пропускаемой через себя воды. Остальные 99,7% идут на поддержание механизма испарения, или транспирацию.

Интенсивность этого процесса у растений исключительно велика. В этом отношении они представляют собой в буквальном смысле мощные насосы, перекачивающие воду. В ночные часы интенсивность естественно снижается, днем, и особенно в жаркое время, значительно увеличивается. В целом же, этот процесс не прекращается ни на мгновение, пока растение нормально функционирует. Это и понятно, так как от него зависит вся жизнедеятельность растения.

Остановимся несколько подробнее на этом важном явлении. В растении идет постоянный ток воды снизу-вверх, большая часть которой испаряется. Каким образом он происходит, какие физические или иные явления обусловливают непрерывное поднятие воды на значительную высоту, достигающую у некоторых пород древесных растений десятков метров? Думается, что каждому, в общем, понятно, что в растениях в данном случае совершается вынужденная работа; вынужденная в том смысле, что, во-первых, происходит непрерывное поднятие воды с более низкого уровня на более высокий уровень и, во-вторых, испарение воды. Вынужденные процессы, согласно второму началу термодинамики, не могут иметь места без затраты определенного количества энергии, поступающей извне.

Само растение не вырабатывает излишка энергии, который мог бы обеспечить работу по подъему воды и превращению ее в пар. При окислительных процессах, происходящих в растениях, высвобождается лишь самое ничтожное количество энергии, едва хватаемое для осуществления работы по обмену веществ, росту, движению протоплазмы клеток и т.д. Таким источником энергии, следовательно, может быть только источник внешний.

Механизм передвижения воды обеспечивается так называемым нижним концевым двигателем, или корневым давлением, с помощью которого вода засасывается из почвы, и верхним концевым двигателем, каковым является транспирация, или испарение воды с поверхности листьев. Однако давление, развиваемое нижним концевым двигателем, весьма невелико. Основным двигателем, обеспечивающим непрерывное восходящее движение воды по растению, является верхний концевой двигатель. Н.А. Максимов (1958) считал, например, что величина сосущей силы в листьях древесных пород может достигать 10-15 атмосфер.

Каков же источник внешней энергии, поддерживающий эту сосущую силу и обеспечивающий работу по передвижению воды в растении и парообразованию? Разумеется, солнечная энергия и свет. Даже на рассеянном свету транспирация возрастает на 30-40%, прямой же свет увеличивает испарение в несколько раз. И что особенно важно, более богатые хлорофиллом листья отличаются и более интенсивной транспирацией.

Американский физиолог Х.Л. Пенман (1968) пишет, что исследователи установили, что скорость транспирации растений при достаточно обильном снабжении поля водой определяется главным образом атмосферными условиями, растительные же и почвенные факторы играют лишь второстепенную роль. Пенман возражает против мнения ряда исследователей, рассматривающих транспирацию как явление чисто биологическое. На его взгляд, более естественно считать за отправную точку исследования тот очевидный факт, что путем транспирации осуществляется связь растения с окружающей его физической средой.

Из сказанного ясно одно, а именно, что работа верхнего концевого двигателя обеспечивается за счет притока внешней энергии в виде лучистой энергии солнца. Именно в этом, а не в чем-то другом состоит, прежде всего, роль солнечной энергии для жизнедеятельности растений! При транспирации вода переходит из жидкого состояния в газообразное. Для этого изменения фазового состояния воды необходимо затратить энергию, равную теплоте парообразования (при обычной температуре воздуха примерно 590 кал/г). Вот почему совершенно необходимым условием транспирации является приток внешней энергии к испаряющей поверхности.

Итак, постоянное испарение влаги с листьев обеспечивает непрерывное движение восходящего тока воды в растении. Благодаря главным образом процессу транспирации, корневая система засасывает воду из почвы, и происходит ее движение вверх. Находящаяся в проводящих сосудах растения вода оказывается, как бы подвешенной в виде тончайших нитей между клетками испаряющей поверхности и клетками корневых волосков, и тем самым обеспечивается непрерывность ее движения вверх.

Но все это - общие положения. Известно, что вода испаряется с различных поверхностей с разной степенью интенсивности: более энергично с темных и менее - с поверхностей светлых. Испарение и его интенсивность зависит также от атмосферных условий - температуры, влажности, давления. Каким образом, и в силу каких законов происходит испарение влаги с листьев? Если для сравнения обратиться к теплокровным животным, то здесь испарение жидкости из легких и потовых желез обеспечивается существованием разности температур между организмом и внешней средой.

Объяснение данного явления вытекает из второго начала термодинамики. Согласно ему, тепло переходит только от теплого тела к холодному, но обратно - от холодного к теплому, оно само собой, без затраты дополнительной внешней энергии, перейти не может. Иными словами, движение тепла происходит самопроизвольно только в направлении градиента понижения температуры.

Если взять растение, то его активная жизнедеятельность проходит в среде, температура которой, как правило, выше температуры самого растения. При таком тепловом балансе с внешней средой растение не могло бы осуществлять транспирацию влаги, а, следовательно, обеспечивать ее постоянное движение из почвы в растение. Отсюда ясно, что растение должно обладать каким-то органом, регулирующим теплообмен между ним и внешней средой. На основании многочисленных наблюдений за процессом жизнедеятельности растений, таким органом следует признать его листья.

Тут именно и предстает в своем подлинном значении роль темно зеленой окраски листьев. Зеленая пигментация служит наилучшим, выработанным самой природой средством аккумуляции листьями растений солнечной и световой энергии для превращения ее в энергию парообразования, а через это - в энергию движения тока воды снизу-вверх. С этой точки зрения становится понятным приводимый выше факт, что более богатые хлорофиллом темно зеленые листья растений способны и более интенсивно испарять влагу со своей поверхности. Зеленые листья, аккумулируя световую и солнечную энергию, создают ту необходимую разность температур между своей испаряющей поверхностью и окружающей средой, которая и служит движущей силой испаряющейся влаги. Но вместе с тем регулируется и общий теплообмен растения: усиленная транспирация не позволяет листьям перегреваться в жаркие солнечные дни.

В этом смысле зеленая пигментация растений по своей физиологической функции ничем не отличается от пигментации животных, также выполняющей физиологическую роль регулирования теплообмена организма с внешней средой. Зеленый цвет растений можно вполне определить, как их «зеленый загар». В самом деле, если, к примеру, выставить этиолированные, то есть бесцветные, выращенные в темноте листья растения, на свет, то они быстро начинают зеленеть, или, иными словами, покрываться «зеленым загаром», готовясь тем самым к выполнению своей теплообменной функции. Аналогично этому, кожа человека покрывается темной пигментацией («загорает») на солнечном свету, оставаясь белой, будучи защищенной. Для человека постоянная темная пигментация характерна лишь для районов с высокой температурой окружающей среды и высокой влажностью, где при отсутствии такой пигментации теплообмен с окружающей средой был бы весьма затруднен, если вообще возможен. Для растений же как организмов, обладающих, как правило, температурой более низкой, чем температура окружающей среды, зеленая (или для некоторых видов растений иная) пигментация необходима в любых условиях, ибо только она обеспечивает возможность теплообмена растения с окружающей средой, обеспечивает аккумуляцию необходимой энергии для действия верхнего концевого двигателя, для подъема влаги вверх и ее испарения.

 

***

В связи с рассматриваемой проблемой питания растений бегло затронем вопрос об азотном питании растений. Он аналогичен проблеме углеродного питания. Хорошо известен факт, что растения не могут развиваться нормально без потребления азота и, более того, что они сами образуют азотосодержащие органические вещества. Но здесь встает все тот же вопрос: откуда они берут азот, если в воде его нет, а в почве его содержание настолько ничтожно, что никак не могло бы покрыть потребности растительного мира в этом веществе (животные, как мы знаем, потребляют необходимый им азот исключительно из растений).

Многочисленные опыты показали, что растения не способны усваивать азот воздуха. Факт сам по себе в высшей степени примечательный, должный, казалось бы, сильно озадачить сторонников теории фотосинтеза. Действительно, если растения могут, согласно теории фотосинтеза, улавливать из воздуха необходимый им углерод путем ассимиляции, содержащейся в атмосфере в самом ничтожном количестве углекислоты, то почему они не способны тем же путем улавливать не менее необходимый для их жизнедеятельности азот, тем более, что та же атмосфера содержит его неизмеримо больше чем углекислоты (79% против 0,03%). Но не станем больше задавать в адрес теории фотосинтеза трудных вопросов: уже достаточно и тех, которые были заданы и на которые она не сумела дать хоть сколько-нибудь убедительного ответа. В этом к тому же нет никакой необходимости. Для наших целей вполне достаточно и перечисленных выше данных, касающихся теории фотосинтеза. Можно было бы привести их еще больше, однако, дело от этого принципиально не меняется. Что же касается азотного питания растений, то тут вообще отсутствует какое-либо единое мнение относительно его источника.

 

***

Ну что ж, пришло время подвести некоторые общие итоги и дать возможность читателю немного передохнуть и переварить прочитанное. Чтобы не повторять всего, что уже сказано выше, еще раз подчеркну главную мысль: теория фотосинтеза в целом, говоря словами нашего классика, целиком построена «на песце». Ее основания весьма шатки и рушатся всякий раз, как только собираешься на них опереться. Надеюсь, мне удалось показать, что она противоречит принципу единства жизненных процессов растений и животных, противоречит важным физиологическим и физическим законам, неспособна объяснить генетики растительного и животного мира в их единстве и совершенно не укладывается в рамки взаимозависимости трех сфер: гидросферы, атмосферы и биосферы.

Я вполне допускаю, что, ознакомившись с изложенными выше утверждениями и критикой в адрес теории фотосинтеза, какой-нибудь проницательный читатель может сказать: «Предположим, вся ваша критика верна и теория фотосинтеза и впрямь противоречит многим физическим и физиологическим законам. Мы охотно соглашаемся с автором в основных его посылках и критике, но при всем том нельзя не признать, что эта теория существует уже более полутора столетий, за ней стоят имена широко известных ученых и она остается пока что единственной, способной хоть как-то объяснить проблему углеродного питания растений. Ведь теория фотосинтеза возникла не просто так, а как ответ на вопрос, откуда растение берет углерод, из которого оно строит свою растительную массу и который входит в состав крахмалов, Сахаров, кислот, жиров, смол и т.д., составляющими богатство растительного мира? Было показано очевидными опытами, что растение не могут брать его из почвы, не могут также извлекать из воды, которая, согласно своей химической формуле, его не содержит. Так что, воздух остался единственной средой, где только и оставалось искать источник углерода. Его поиски там были обусловлены вовсе не прихотливыми фантазиями ученых, а были жестко детерминированы научными открытиями. И, в конце концов, углерод был обнаружен там в виде углекислоты. Пусть ее мало, пусть весь процесс ее ассимиляции противоречив, даже противоестествен, но пока только теория фотосинтеза дает хоть какое-то объяснение происхождению углеродных соединений растений».

Так, или примерно так, мог бы сказать проницательный читатель, и был бы глубоко прав. Действительно, вся критика теории фотосинтеза выглядела бы смешной и претенциозной, если в итоге пришлось бы беспомощно развести руками, признав, что мы не располагаем никакими иными данными об источнике углерода растений и никакой своей теории, которая могла бы служить альтернативой теории фотосинтеза.

Но вспомним здесь еще раз опыты Ван-Гельмонта, Соссюра и других физиологов. Суть их сводилась к тому, что растение, существуя лишь за счет дистиллированной воды с небольшой примесью минеральных солей, значительно прибавляло в весе, хорошо развивалось, давало цветы и плоды, то есть, иными словами, весьма энергично увеличивало свое углеродное содержание. Как мы помним, Ван-Гельмонт отнес увеличение веса растения исключительно за счет воды. Но после открытия Лавуазье, показавшего, что вода состоит из водорода и кислорода и не содержит в себе никакого углерода, она, как его источник, полностью отпала. Вот что значит утверждение авторитета!

В данной ситуации любой был бы поставлен перед жесткой альтернативой: либо признать теорию углеродного питания растений из воздуха верной, и тогда прекратить бесплодную критику теории фотосинтеза, либо... либо признать, что Лавуазье допустил ошибку в определении химического состава воды. Мне здесь по странной ассоциации вспомнилось, что Лавуазье во время Французской революции XVIII в. был генеральным откупщиком (интендантом), и за какие-то деяния был арестован, судим, приговорен к смерти и гильотинирован. Во время суда, пытаясь как-то спасти себя, Лавуазье заявил судьям, что он знаменитый химик. В ответ он услышал не менее знаменитую фразу: «революции химики не нужны». А ведь и, правда, не нужны: революции нужны не химики Лавуазье, а врачи Гильотэны с их универсальным средством от всех болезней души и тела.

 

ВОДА ЗАДАЕТ ЗАГАДКИ

РОКОВАЯ ОШИБКА ЛАВУАЗЬЕ

Итак, мы поставлены перед дилеммой: либо признать теорию фотосинтеза верной - против чего говорят проведенный выше критический анализ, а также здравый смысл и практика, - либо не остается ничего другого, как серьезно усомниться в истинности существующей химической формулы воды. Подобно тому, как в свое время появление теории фотосинтеза было жестко детерминировано всем ходом развития науки и ее открытий, так и сейчас дальнейшее наше продвижение вперед жестко детерминировано сделанными выводами. В данной ситуации нельзя ни повернуть назад, ни уклониться в сторону; остается одно - идти вперед.

Признаться, эта «присказка» носит роль некоего литературного приема: она вызвана выбранной последовательностью изложения материала и его логикой. В действительности же, сомнение, вернее, уверенность в ошибочности химической формулы воды - это главная предпосылка затеянного исследования. В самом деле, нельзя же было прямо начинать с утверждения, что формула воды неверна - кто бы поверил в это на слово? Пришлось поэтому начинать с теории фотосинтеза, критика которой подвела с необходимостью к сформулированной выше альтернативе. Предпринятый критический анализ дает отправную точку, отталкиваясь от которой можно прийти к искомому результату. Методологическая его ценность состоит, думается, в том, что если выше мной не был допущен серьезный логический или фактологический просчет, то это дает веское основание для утверждения, что сегодняшние представления о химическом составе воды не соответствуют реальному положению вещей или, попросту, ошибочны.

Легко, конечно, на словах утверждать, что формула воды ошибочна, а, значит, ошибочно одно из самых фундаментальных представлений, на котором зиждется чуть ли не вся химия. Поставить под сомнение нынешние представления о химическом составе воды, выраженной формулой Н₂О и ставшей по сути дела аксиоматичной, - значит поставить под сомнение представления современного поколения ученых-естествоиспытателей не только о многих процессах, которые стали для них привычными, но и обо всем мире природы. Такие перемены в высшей степени болезненны. История науки полна драматическими фактами, связанными с ними. Ей также хорошо известно сопротивление клана ученых многим новшествам. Осознавая все это, я, тем не менее, беру на себя смелость продолжить начатый путь. Собственно, другого выбора просто нет: сказавши «А», приходится говорить и «Б».

Впрочем, у меня нет абсолютно никакой уверенности, что нынешняя попытка привлечь внимание к фатальной научной ошибке, не окончится тем же, чем она окончилась 10 лет тому назад, т.е. ничем. Человеческий ум консервативен, он не любит новаций, и этому есть свои веские оправдания. Во введении я уже говорил, что человек сам конструирует, или, вернее, творит образ окружающего его мира, опираясь при этом на свои далеко не совершенные чувственные восприятия и столь же несовершенные представления. И здесь ни у кого не может быть монополии на обладание единственно верной картиной мира. Более того, я считаю, что даже наличие одного серьезного факта, ставящего под сомнение всякую бытующую теорию, служит достаточным основанием для ее полного пересмотра. Вооруженные этой уверенностью, продолжим наше исследование.

 

***

Как и в случае с теорией фотосинтеза, останемся верными выбранному методу, и для начала заглянем в историю и полюбопытствуем, когда, при каких обстоятельствах и каким образом появилась на свет знаменитая формула воды. Каковы те основания, на которых она зиждется? Так ли, в конце концов, они прочны, как это считается? Прежде чем ответить на эти вопросы, обратимся к самой воде как физической реальности.

Вода покрывает около 3/4 поверхности земного шара. Кстати, вот вам еще одна из загадок природы. Каков источник воды, почему в морях и океанах вода соленая, а в реках и озерах - пресная? Еще древние мудрецы пытались дать ответ на эти вопросы, в том числе и Аристотель, но, увы, ясности на сей счет нет и поныне. Надо бы как-нибудь этим заняться.

Но продолжим. Вода - основа всего органического мира, основа всего живого. Общепризнана точка зрения, что сама жизнь могла зародиться только в воде. Существование белковых тел, без которых немыслима жизнь, неотделимо от водной среды. Какой бы живой организм мы ни взяли, около 2/3 его составляет вода. Содержание воды в живых клетках достигает обычно 70-80%, но нередко превышает и 90%.

Исходя только из этих фактов, очевидно, что вода - первое и непременное условие существования живого организма, живой клетки. Без воды нет и не может быть обмена веществ в клетках, без нее невозможно осуществление каких-либо биологических реакций. Понимание великого значения воды для всей жизни на земле красной нитью проходит через всю историю философии и науки. Диоген Аполлонский рассматривал воздух как источник жизни, а воду - как сгущенный воздух. То же самое считал и Аристотель. В своей «Метеорологике» он неоднократно говорит о превращении воды в воздух и воздуха в воду как об обычном процессе. Для древних мыслителей этот процесс был вполне естествен. Аристотель так описывает его: окружающая землю влага «под воздействием солнечных лучей...превращается в пар и поднимается вверх. Но когда тепло, поднимающее влагу, покинуло ее... тогда охлажденный пар снова сгущается и от убывания тепла, и от высоты, а из воздуха образуется вода. Образовавшаяся вода вновь устремляется на землю. Ведь испарение воды - это пар, сгущение воздуха в воду - облако, а туман - остаток от сгущения воздуха в воду» (Гл. 9, 346 b, 25-30).

Замечательное определение воды дал Плиний Старший. «Вода, - писал он, - элемент, господствующий над всеми другими. Воды поглощаются землями, они убивают пламя, поднимаются на высоты, проникают в воздух, который дает нам жизнь... Что может быть чудеснее вод, разлитых в небесах! ...Упадая вновь на землю, они дают жизнь всем растениям: дивное свойство, если принять во внимание, что для того, чтобы оживить семена и дать силу деревьям и растениям, вода поднимается в небеса и оттуда приносит растительности дыхание жизни. Итак, признаем же, что все свойства земли - результат благодеяния, дарованного ей водой».

Прекрасные слова, точно характеризующие значение воды и жизни на земле! Жаль, что их поэтические достоинства и философская глубина не могут служить в качестве доказательства для науки.

Посмотрим на свойства воды с точки зрения современных представлений о живом. Действительно, жизнь невозможна без воды - этого никто отрицать не может. В то же время, нет ничего более нежизненного, чем существующая формула воды Н₂О. Жизнь - это мир органических соединений, непременным компонентом которых является углеводородная группа СН₂, входящая в органические соединения в различных вариантах и комбинациях. Возьмем ли мы такие органические кислоты, как уксусная, щавелевая, муравьиная, яблочная, лимонная, широко встречающиеся в природе; возьмем ли клетчатку, представляющую строительный материал растительных клеток, крахмал, сахар, жиры, смолы, наконец, белки, повсюду мы увидим, что в их состав непременным компонентом входит группа СН₂. Нет ни единого органического вещества, входящего в состав живых организмов, которое не содержало бы этой группы. Она составляет как бы основу, ту главную ячейку, на которой строятся более сложные цепи органических соединений. Но в то же время, ни одно из органических веществ, их образование и существование, немыслимо без воды. Сама же вода – вещество неорганическое, поскольку ее формула не содержит углеводородной группы СН₂, характерной для всех органических соединений. Более того: химически она им как бы противостоит как нечто чуждое. Одно только это обстоятельство не может не настораживать и не наводить на некоторые мысли.

Сопоставляя химический состав органических соединений и воды, нельзя отделаться от мысли, что признаваемая химическая их противоположность, даже несовместность стоит в полном противоречии со всей логикой вещей, если даже она согласуется с имеющимися данными науки. Не зная формулы воды, но зная только перечисленные выше ее особенности и свойства, неразрывную связь со всем живым, можно было бы с полным основанием, притом совершенно a priori сделать вывод, что вода является веществом органическим. К такому именно выводу и приходили ученые и философы до открытия формулы воды. И действительно, разве не может вызвать сомнение тот факт, что вещество, составляющее основу органического мира, само является неорганическим; что вещество, являющееся основой жизни, само, по химическому своему составу, нежизненно.

 

***

Предположим теперь, что высказанные сомнения основательны, что нынешняя формула воды в самом деле ошибочна и вода есть соединение органическое. Зададимся тогда вопросом: какой могла бы приблизительно быть формула воды, чтобы отвечать предположению, что она есть вещество органическое и в то же время согласовывалась с установленными опытными данными?

Выше говорилось, что непременным компонентом всех органических соединений является углеводородная группа СН₂. Она представляет собой как бы ту первоначальную элементарную ячейку, из которой строится весь мир органических соединений. Теперь, если предположить, что вода есть органическое вещество, добавив к этому тот непреложный факт, что она есть основа существования всего живого, то имеются все основания считать, что в качестве главного своего компонента вода должна содержать именно эту элементарную группу СН₂. Вторым бесспорным элементов, входящим в состав воды, является, естественно, кислород. Суммируя все, в первом приближении изобразим предполагаемую формулу воды так:

СН₂О

Однако научное предположение может быть взято за основу дальнейшего рассмотрения, если оно не только согласуется с выводами некоей логической схемы, но и соответствует убедительным опытным данным. Поэтому главный вопрос состоит в том, согласуется ли предложенная формула воды с данными опытов?

Первое возражение, которое может возникнуть в связи с этой формулой, будет, скорее всего, связано с ее молекулярным весом. Молекулярный вес воды в ее нынешней химической формуле определен эмпирически. Как в таком случае согласовать его с молекулярным весом предлагаемой формулы, который отличается от прежнего в большую сторону на атомный вес углерода, равный 12?

Здесь мы сталкиваемся с первой аномалией воды. Она, как и все остальные «аномалии» воды (а их немало, и на некоторых из них я остановлюсь ниже), требовала от науки дополнительных построений, чтобы согласовать ее с признанной формулой Н₂О.

Начну с того, что молекулярный вес воды в соответствии с существующей формулой оказался в результате эмпирических измерений более высоким, чем это следовало бы ожидать. Было поэтому выдвинуто предположение, что вода наряду с простыми молекулами Н₂О содержит молекулы более сложные, состав которых может быть выражен общей формулой (Н₂О)х, где «х» некоторое целое число. Выход, как всегда, был найден, что лишний раз говорит о том, что в науке доказать можно все, что угодно - было бы желание и повод.

Если же исходить из предлагаемой формулы воды СН₂О, то более высокий ее молекулярный вес по сравнению с формулой Н₂О вполне естествен вследствие добавления углерода, и не требует никаких дополнительных предположений и построений.

Но все это, так сказать, для разминки. Чтобы представить себе ясно всю картину противоречий, связанных с существующей формулой воды, обратимся вновь к истории науки, на сей раз - к истории определения химического состава воды и ее формулы. Там именно обнаружатся удивительные вещи, в том числе те зерна истины, которые, то ли по неосторожности, то ли небрежению, были выброшены вместе с плевелами.

 

***

Прежде чем обратиться к прошлому, скажу несколько слов относительно одного метода исследования, получившего довольно широкое распространение в различных областях знания. Я имею в виду так называемый метод «черного ящика». Его роль чисто эвристическая. Суть метода заключается в следующем: представим, что перед нами находится черный ящик, который нельзя вскрыть, а тем самым и определить, что находится внутри него. Но в распоряжении исследователя имеется целый набор возможностей воздействовать на ящик (обычно говорят, что ящик имеет различные входы). Через эти входы можно воздействовать на него с помощью физических, химических или любых иных средств. В ответ черный ящик каким-то образом реагирует, и это проявляется в виде некоторой информации, получаемой на его выходах. Задача состоит в том, чтобы, манипулируя по своему желанию с входами, воздействуя на них различными способами и проводя любые наблюдения над выходами, пытаться определить, что содержится внутри ящика, или по каким законам он действует.

Здесь важно подчеркнуть, что практически не существует предела способам и методам исследования черного ящика. Сколькими бы способами или методами мы ни испытывали его, всегда найдутся другие, по крайней мере, мыслимые, способы дальнейшего исследования. Этот метод хорошо выражает идею относительности человеческого знания. Но главное его достоинство, как метода эвристического, в том, что он как бы снимает (или должен снимать) психологический барьер перед кажущейся незыблемостью многих научных понятий и представлений, который мешает их переоценке в свете новых предположений или данных.

 

***

Теперь с помощью метода черного ящика взглянем на интересующую нас проблему. В нашем случае вопрос можно поставить так: какими средствами и методами исследовалась природа воды в прошлом, и что дало основание для того, чтобы из информации, даваемой нашим «черным ящиком-водой», была получена существующая ныне формула, как окончательная и единственно верная? Можно уже заранее и с уверенностью сказать, что способы, которыми воздействовали на воду в те далекие времена для выяснения ее химического состава, не только не были исчерпывающими, но и в принципе не могли дать результат, который можно было бы рассматривать как окончательный и верный. Это дает основание для того, чтобы предпринять более строгую ревизию проведенных опытов и их результатов.

Для удобства и большей наглядности продолжим исследование с рассмотрения некоторых так называемых «аномалий» воды. Это облегчит продвижение вперед, поскольку они помогут приоткрыть ту завесу, за которой, как думается, скрывается подлинная сущность исследуемого вещества. Я не случайно ставлю слово «аномалии» в кавычки, так как вода ведет себя «аномально» только в том случае, когда ее рассматривают под углом зрения нынешней ее формулы Н₂О. Дело удивительным образом меняется, если принять предлагаемую здесь формулу воды СН₂О, и тогда то, что казалось аномальным, делается совершенно естественным.

Одной из таких «аномалий» признается температура кипения воды. Всем очень хорошо известно, что вода кипит при температуре +100° С выше ноля. Но мало кто знает, что, если отталкиваться от ее нынешней формулы, она должна была бы кипеть не при ста градусах выше ноля, а при 70-80 градусах ниже ноля, то есть на 180 градусов ниже той температуры, при которой она кипит в действительности. Замерзать же она должна не при 0°, а при 90—100° опять-таки ниже ноля. Вот что пишут по этому поводу в своей книге «Вода - зеркало науки» ее авторы К. Девис и Дж. Дэй: «Химическая формула воды - Н₂О; каждая ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, поэтому по своему молекулярному строению вода подобна веществам, химические формулы которых Н₂Те (Те - теллур), H₂Se (Se - селен) и H₂S (S - сера). Казалось бы, можно ожидать, что Н₂Те, самое тяжелое из этих четырех веществ, должно иметь самую высокую точку кипения (и замерзания), а Н₂О, наиболее легкое из них - самую низкую точку кипения. Действительно, Н₂Те (мол. вес 129) кипит при -4 и замерзает при -51; H₂Se (мол. вес 80) кипит при -42 и замерзает при -64; H₂S (мол. вес 34) кипит при -61 и замерзает при -82. Но, когда дело доходит до воды, обладающей молекулярным весом 18, происходит нечто поразительное и выходящее из общего ряда данной закономерности. Согласно ей, воде следовало бы замерзать примерно при -90 и кипеть при -70 градусах, но вместо того она, как хорошо известно, замерзает при 0 и закипает при + 100!. Таким образом, вода, если следовать формуле Н₂О, совершенно выпадает из установленной закономерности.

Но давайте теперь предположим, что выдвинутая здесь формула воды СН₂О верна; предположим также, что нам неизвестна температура ее кипения и нет возможности измерить ее эмпирически. Но зато мы располагаем данными о температуре кипения ряда веществ, которые по своему химическому составу близки к предложенной формуле воды. Задача в этом случае довольно проста: путем несложной экстраполяции определить приблизительную точку кипения вещества, формула которого СН₂О.

Возьмем для сравнения температуры кипения некоторых органических веществ, наиболее близких по своему химическому составу данной формуле:

Муравьиная кислота (СН₂О₂) +100,8

Уксусная кислота (С₂Н₄О₂) +118,5

Метиловый спирт (СН₃ОН) +64,7

Этиловый спирт (С₂Н₅ОН) +78,3

Азотная кислота (HNO₃) +86,0

Азотная кислота взята здесь вовсе не случайно, хотя она, опять-таки согласно существующим воззрениям, относится к неорганическим веществам. О том, какое она имеет отношение к данному ряду, будет рассмотрено ниже.

Если сопоставить предложенную формулу воды СН₂О с органическими веществами, приведенными в таблице, то она ближе всего подходит к формуле муравьиной кислоты. На этом основании, пользуясь методом «черного ящика», можно было бы с большой степенью надежности предположить, что температура кипения воды при заданной ее формуле СН₂О должна быть близкой к +100, что вполне соответствует температуре кипения воды, определенной эмпирически. Наш «черный ящик» выдал в этом случае вполне правдивую информацию.

С другой стороны, сама формула муравьиной кислоты и ее температура кипения, наиболее близко приближающиеся по своему значению к выдвинутой здесь формуле воды, служат дополнительным подтверждением основательности предположения о том, что вода есть вещество органическое.

Таким образом, и в данном случае «аномальная» температура кипения воды, которая до сих пор не перестает озадачивать химиков, перестает быть аномальной и становится вполне естественной и соответствующей более точному химическому ее составу.

Такие совпадения можно отнести за счет случайности только в том случае, если данная «аномалия» являлась бы единственной в своем роде. Но когда она сопровождается целым рядом других «аномалий», которым нет адекватного объяснения, то случайность становится закономерностью и требует своего соответствующего объяснения.

Рассмотрим в этой связи еще одну «аномалию» воды. Речь пойдет о необычной, по мнению ученых физиологов, скорости проникновения воды в живые клетки организма, которая также стоит в явном противоречии с ее нынешней химической формулой. Еще в 1895 и 1897 гг. английский ученый Овертон установил некоторые эмпирические зависимости между скоростью проникновения различных веществ в клетку и химической их структурой. Эти зависимости кратко сводятся к следующему: способность проникать в клетку возрастает с удлинением углеводородной цепи, с увеличением числа метиловых, этиловых и фенильных групп, и наоборот: она быстро падает при введении гидроксильных, карбоксильных и аминных групп. Сами углеводороды крайне быстро проникают в клетку. Овертон показал это для самых различных углеводородов - предельных, непредельных, циклических и др. Вода же представляет резкое исключение из данного правила: не относясь, по существующим взглядам, к веществам органическим, она вопреки установленному эмпирическому правилу очень быстро проникает в живые клетки, хотя, если исходить из ее нынешней химической формулы, она не должна обладать такой способностью. Эта «аномалия» воды не объяснена до сих пор. Вряд ли она может быть объяснена, пока придерживаются формулы Н₂О. Если же признать верной формулу воды СН₂О, то данная «аномалия» попросту исчезает, и то, что казалось аномальным, становится естественным и закономерным, поскольку вода в таком случае признается за органическое вещество, содержащее углеводородную группу СН₂ (Я здесь рассматриваю только те аномалии воды, которые, на мой взгляд, имеют прямое отношение к данному исследованию. Вообще же таких «аномалий» насчитывается гораздо больше..)

 

***

Вернемся, однако, к истории открытия формулы воды. Как уже говорилось, впервые химический состав воды был определен французским химиком Лавуазье в 1784 году. Лавуазье вместе с военным инженером Минье, прогоняя пары воды над раскаленным листом железа, обнаружил, что вода разлагается, выделяя при этом водород и кислород. Да, конечно, для своего времени, для эпохи «упорядочения вещей», эти выводы имели большое значение. В самом деле, ведь до этого открытия вода считалась совершенно однородным веществом. Нельзя, однако, не отметить и другого: открытие это сыграло и свою вполне очевидную отрицательную роль, так как надолго отвлекло внимание других ученых от поисков в этой области и утвердило в умах многих поколений непогрешимость данного вывода, освященного к тому же авторитетом ученого.

Что же касается самого опыта, то даже при самом непредвзятом к нему отношении, нельзя не видеть, что условия, при которых он проводился, были настолько несовершенны, настолько «грязны», что не может быть сомнения в том, что какие-то важные побочные процессы непременно должны были ускользнуть из поля внимания исследователей, и они-таки ускользнули.

Чего стоит одно только наличие железа, над которым пропускались пары воды. Оно способно внести такие моменты в опыт, которые даже трудно учесть наперед. Лавуазье с партнером зафиксировали в своем опыте то, что было наиболее очевидным: выделение двух газов - водорода и кислорода, а что было сверх того, на это они и вовсе не обратили внимание, скорее всего по той причине, что это «сверх того» не было столь очевидным, как выделение двух газов.

Поскольку до этого открытия общим мнением, господствовавшим в науке, было мнение, что вода является однородным веществом, факт открытия ее неоднородного состава можно назвать революционным. Чего еще можно было требовать от первооткрывателей! К тому же очевидность результатов опыта была слишком подкупающей. Но хорошо известно, что в науке слишком большая очевидность результатов опыта всегда должна быть поводом для сомнения и более тщательного исследования и проверки.

Однако, как бы то ни было, старый взгляд на воду был отброшен и заменен новым представлением о воде как соединении двух элементов - водорода и кислорода, которое быстро утвердилось в науке. Этому способствовало в значительной мере развитие электрохимии. Рядом ученых (Никольсон, Кавендиш и др.) был проведен опыт по электрохимическому разложению воды. Замечу сразу же, что подобное определение данного процесса совершенно ошибочно. Однако, поскольку слово «разложение» утвердилось в научной литературе, я буду его применять, имея при этом в виду электролиз воды как сложный окислительно-восстановительный процесс, но отнюдь не как простое разложение воды на составляющие элементы.

Итак, при разложении, т.е. электролизе воды выделялись водород и кислород, что, казалось бы, внешним образом подтверждало вывод Лавуазье. Однако при этом «черный ящик» стал неожиданно выдавать дополнительную информацию, которой прежде не было. В процессе электролиза обнаружилось два странных явления: во-первых, обе составные части воды выделялись не вместе, а отдельно друг от друга - кислород у одного электрода, водород - у другого; во-вторых, наблюдалось образование кислоты у кислородного полюса и щелочи у водородного. Это «странное» разложение воды озадачило ученых; притом их больше беспокоила вторая «странность», т.е. появление кислоты и щелочи. Однако, как это будет показано ниже, обе «странности» совершенно неразрывно связаны друг с другом, и одна не существует без другой.

То обстоятельство, что при пропускании через воду электрического тока выделялись водород и кислород, вполне устраивало ученых, ибо как бы подтверждало ставшее уже господствующим мнение о составе воды. Вопрос же о том, каким образом эти составные части выделялись, при каких сопутствующих обстоятельствах, хотя и занимал ученых того времени, но все же не в такой степени: их внимание было направлено главным образом на вторую «странность», ибо она наводила тень сомнения на открытую формулу воды. Неизбежно встал вопрос о том, что является причиной образования кислоты и щелочи при электролизе воды.

 

***

За решение этой загадки взялся выдающийся английский химик Гемфри Дэви (1778—1829). Дэви рядом опытов, казалось бы, подтвердил предполагаемый всеми учеными того времени факт, что образование кислоты и щелочи при электролизе воды - явление случайное, не связанное с самой водой, состоящей, как это и было определено Лавуазье, из водорода и кислорода. Однако давайте все же присмотримся к тому, каким образом Дэви удалось это «доказать», поскольку в этих, казалось бы, внешне безукоризненных опытах, далеко не все так безукоризненно, как это представлялось самому Дэви и многим другим ученым. Я намереваюсь показать тут, что вода в опытах Дэви подверглась, так сказать, «допросу под пыткой». Но, как хорошо известно, в таких случаях получают те ответы, которых домогаются - и это справедливо не только в отношении опытов над людьми, но и над животными, растениями и даже предметами неодушевленными. Выше это было отчасти показано на примере некоторых опытов над растениями.

Обратимся к самому Дэви, который описывает свои опыты с присущей ученым того времени обстоятельностью.

Дэви проделал многочисленные опыты по «разложению» электричеством тщательно очищенной воды в различных сосудах: агатовых, стеклянных, сделанных из плавикового шпата, сернокислого барита и т.п., чтобы максимально уменьшить влияние материала сосудов на результаты опытов. Во всех без исключения опытах при электролизе воды он получал у анода сильную кислоту, у катода щелочь. Он связывал это с тем, что чистая вода отчасти все же разлагала материал сосудов, что и явилось причиной образования кислоты и щелочи. Важным, однако, следствием опытов было то, что количество образующихся у электродов кислоты и щелочи стояло в прямой зависимости от продолжительности опытов, а именно: чем продолжительнее они были, тем больше образовывалось кислоты и щелочи и тем сильнее была их концентрация.

В опытах Дэви по электролизу различных растворов солей получалась аналогичная картина: у анода шло образование кислоты с выделением кислорода, у катода - образование щелочи с выделением водорода или чистого аммиака. Сами эти процессы должны были бы подтолкнуть по аналогии к выводам относительно общих закономерности, относящихся к процессу электролиза. Ведь хорошо известно, что при электролизе различных веществ у электродов происходят окислительно-восстановительные процессы, но отнюдь не простое разложение веществ. Более того, только при наличии окислительно-восстановительного процесса может идти и сам электролиз. При этом реакция окисления происходит у одного электрода, а реакция восстановления у другого. Поэтому было бы самой грубой ошибкой рассматривать электролиз как простой процесс разложения веществ на составляющие их элементы, будь то вода, соль или кислота. Окисление у одного полюса происходит при одновременном восстановлении у другого, и наоборот. Эти положения суть святая святых электрохимических процессов, полностью согласующихся со вторым началом термодинамики. Действительно, если мы возьмем приведенные выше примеры с электролизом солей, то легко видеть, что у анода происходила реакция восстановления с выделением кислорода (продуктом этой реакции, скапливающимся у анода, во всех случаях выступала какая-нибудь кислота). У катода происходила реакция окисления с выделением водорода или металла (продуктом этой реакции, скапливающимся у катода, всегда была какая-нибудь щелочь).

Естественно, казалось бы, распространить ту же закономерность и на воду: вода как химическое вещество, обладающее во многих отношениях кислотными свойствами, в принципе не может служить в данном случае исключением и просто разваливаться, подобно какой-нибудь механической смеси, на составляющие его части там, где все остальные вещества претерпевают сложные окислительно-восстановительные процессы. Поэтому уже априорно можно было бы ожидать при электролизе воды образования кислоты и щелочи у соответствующих электродов. Вопрос только в том - какой кислоты и какой щелочи?

Но именно эта совершенно очевидная вещь отвергалась. Мысль о ней не допускалась или ею попросту пренебрегали. Притом делали это не какие-то дилетанты, а профессионалы высокого класса. Для них, сдается, каким-то символом веры, своего рода «священной коровой» стал факт, что вода состоит из двух элементов - водорода и кислорода, и они направляли все свои недюжинные способности именно на подтверждение данного факта, но отнюдь не на проверку его истинности. То, что оба газа выделялись при электролизе, хотя и у разных электродов, как бы подтверждало эту веру, даже вопреки всем законам электролиза и термодинамики. При этом никого нисколько не смущало, что вода, вот так легко может разделяться на составные части, будто два склеенных куска дерева, опущенных в воду.

Однако вновь обратимся к опытам Дэви, и, прежде всего, к тем из них, которыми, как ему казалось, окончательно «устранялись» всякие сомнения относительно состава воды. Для того чтобы избежать всяких побочных влияний, Дэви провел ряд опытов в золотых сосудах с хорошо очищенной водой. На протяжении четырнадцати часов, в течение которых продолжался опыт, количество кислоты в анодном сосуде постоянно возрастало. Дэви обнаружил, что она по своим свойствам ничем не отличалась от азотной кислоты (на это я обращаю специальное внимание), которая точно таким же образом образовывалась в опытах, проводимых им прежде в стеклянных сосудах. В катодном же сосуде образовывалась летучая щелочь, количество которой скоро доходило до определенного предела. Она обнаруживала свойство аммиака (на это я снова обращаю внимание, так как аммиак также является азотосодержащим веществом, формула которого NH₃).

Дэви повторил свой опыт и продолжал его без перерыва трое суток. К концу этого времени, как он сам свидетельствует, вода в сосудах была разложена и выпарилась больше чем на половину своего первоначального объема. В результате, в анодном сосуде образовалась сильная азотная кислота, количество же щелочи оставалось примерно на том же уровне, как и в предыдущем опыте. Дэви посчитал, что последнее было связано с ее постоянным испарением.

Не видя каких-либо явных источников появления в опытах азота, Дэви предположил, что образование азотной кислоты было обязано соединению водорода и кислорода в момент их выделения с азотом воздуха, растворенным в воде. Для подтверждения своей догадки, он проделал тот же опыт под колоколом воздушного насоса, из которого он выкачал воздух (как он пишет сам: осталась лишь 1/64 его первоначального объема). В итоге получились следующие обнадеживающие для него результаты: в катодном сосуде вода вовсе не обнаруживала присутствия щелочи, в анодном сосуде лакмусовая бумажка слабо окрасилась в красный цвет, что свидетельствовало об образовании там небольшого количества кислоты. Казалось, его догадка подтверждалась. Чтобы уже окончательно убедиться в своей правоте, Дэви еще раз повторил свой опыт под колоколом, но теперь уже в атмосфере чистого водорода. При этом для большей чистоты опыта он дважды наполнял колокол водородом, чтобы удалить всякие остатки воздуха. Итоги опыта превзошли все ожидания: ни в одном из сосудов не было обнаружено даже следов щелочи и кислоты. Эти опыты не оставили у Дэви никаких сомнений в том, что образование кислоты и щелочи у электродов - явление случайное и не связано с химическим составом воды, а обязано лишь присутствию воздуха, в котором, как известно, содержится азот. Они убедили не только Дэви, но и многие поколения химиков после него. После этих опытов было уже как бы неприлично возвращаться вновь к вопросу о химическом составе воды -

всем все стало ясно.

Такой крупный химик как В. Оствальд, оценивая значение опытов Дэви, писал, что они подтвердили тот факт, что вода состоит только из кислорода и водорода, и действием электричества разлагается именно на эти элементы, и что появление кислоты и щелочи случайно. Тем самым, как отмечал Оствальд, эти опыты лишили почвы всевозможные гипотезы насчет источника этих веществ и показали, что гальванизм не создает никаких новых веществ, а только разлагает существующие, доставляя их к тому или иному полюсу (курсив мой - Э.П.).

Поразительный вывод, если принять во внимание, что сделан он не дилетантом, а ученым-химиком с именем! Если реакции окисления-восстановления, от которых гальванизм неотделим, тождественны процессам простого разложения веществ на составляющие их элементы, то Оствальд прав. Но вряд ли хоть один химик в здравом уме согласится с подобным наивным даже для времени Оствальда определением существа реакции окисления-восстановления.

В этой связи приглядимся к опытам Дэви повнимательнее: действительно ли в них все было так безукоризненно чисто и хорошо? В самом ли деле они дают основания для тех выводов, которые были сделаны Дэви и другими? Рассмотрим опыт Дэви по электролизу воды под колоколом воздушного насоса. Почему в этом опыте образовалось лишь небольшое количество кислоты в анодном сосуде и не было вовсе обнаружено щелочи в сосуде катодном? Действительно ли, как думал Дэви, это было связано с отсутствием воздуха, выкачанного из-под колокола? Отчасти да, но совершенно в другом смысле, нежели он предполагал. Начать с того, что Дэви допустил серьезную ошибку в своем первоначальном предположении, что причиной образования кислоты и щелочи являлся азот воздуха. Образование кислоты и щелочи к азоту воздуха никакого отношения иметь не могло по той простой причине, что азот в обычных условиях химически не активен, не растворяется в воде и не вступает в реакции ни с кислородом, ни с водородом. Один этот факт должен был бы натолкнуть на поиски иных источников образования кислоты и щелочи. Позже, правда, высказывалось предположение, что образование кислоты и щелочи в опытах было, возможно, вызвано присутствием в воздухе некоторого количества аммонийных солей. Этим объяснением и удовлетворились. Однако вряд ли можно всерьез принимать данное объяснение, так как, во-первых, оно было сделано постфактум и, во-вторых, даже если бы какое-то количество таких солей и впрямь присутствовало, то оно настолько должно было быть мало, что не могло оказывать постоянного и закономерного образования кислоты и щелочи в каждом опыте, количество которых стояло, как говорилось, лишь в прямой зависимости от продолжительности проводимых опытов.

Главное, однако, не в этом, а в том, что именно происходило в опытах под колоколом и почему, в отличие от обычных условий, там образовалось лишь небольшое количество кислоты и вовсе не было щелочи. Рассмотрим, прежде всего, возможное влияние на результаты опыта сильно разреженной атмосферы. Известно, что в разреженной атмосфере происходит быстрое выделение из жидкостей, растворенных в ней газов и значительно ускоряется процесс ее испарения, причем последний вначале затрагивает более летучие вещества, а затем вещества менее летучие. Естественно предположить, что в опытах Дэви в сильно разреженной атмосфере начался, прежде всего, процесс выделения из раствора летучей щелочи, которая отчасти поэтому и не была обнаружена в катодном сосуде. Затем, поскольку температура кипения азотной кислоты ниже температуры кипения воды, стала также частично испаряться и азотная кислота, образующаяся в анодном сосуде.

Этим, однако, побочные влияния на ход опыта не ограничивались. Поскольку при электролизе воды выделяются кислород и водород, причем объем выделяющегося водорода в семь раз превышает объем кислорода, эти газы, и, прежде всего, водород, не могли не оказывать своего влияния на ход опыта. Если в обычных условиях, т.е. не под колоколом, как аммиак, так и водород, образующиеся во время опыта, улетучивались и не влияли на исход опыта, то под колоколом эти вещества собирались в замкнутом пространстве. Аммиак мог при этом частично вступать в реакцию с образующейся азотной кислотой, нейтрализуя какую-то ее часть. Помимо того, и это, может быть, самое главное, водород как сильный восстановитель, собираясь в значительном количестве под колоколом, несомненно оказывал воздействие на весь ход реакции, давая те результаты, которые и были зафиксированы Дэви как окончательные.

Чтобы не выглядеть здесь голословными, проиллюстрирую восстановительное действие водорода. Если, скажем, взять два электрода, один из которых представляет полированную серебряную пластинку, а другой - обычную швейную иглу, поместить их под колокол, и в сильно разреженном воздухе пропускать электрический ток так, чтобы электрический разряд переходил с кончика иглы на полированную пластинку, то напротив кончика иглы пластинка заметно изменится - она окислится и потускнеет, и тем больше, чем дольше будет пропускаться электрический ток. Если же после этого воздух заменить разреженным водородом, то при всех прочих равных и неизменных условиях, дальнейшее пропускание тока приведет к тому, что окись на пластинке будет постепенно сходить, и полировка по большей части восстановится, что хорошо иллюстрирует восстанавливающие свойства водорода.

Второй пример из области живой природы. Клод Бернар приводит такой опыт: он смешивал один объем воздуха с двумя объемами водорода и помещал в эту атмосферу семена. При всех прочих благоприятных условиях (влага, тепло и проч.) прорастания семян не происходило, хотя напряжение кислорода при этом было вполне достаточным для жизнедеятельности. Очевидно, что негативный результат был обязан опять-таки действию водорода, оказывавшего сильное восстанавливающее действие, препятствуя течению окислительно-восстановительного процесса, а вместе с ним и образованию его необходимых продуктов - кислоты и щелочи.

И, наконец, последнее: из физической химии хорошо известно, что азотная кислота является легко восстанавливающимся веществом. Она, например, восстанавливается водородом до свободного азота:

2NO₃ + 12Н + 10е > N₂ + 6Н₂О

Это свойство азотной кислоты специально используется в некоторых гальванических элементах для предотвращения поляризации. В этих случаях азотную кислоту добавляют в катодное отделение, где выделяется водород.

Не нужно, думается, обладать особой проницательностью, чтобы видеть, что аналогичные процессы происходили и под колоколом в опытах Дэви. Когда он во втором опыте заменил воздух водородом, то тем самым создал там мощную восстановительную среду, действие которой не преминуло сказаться на результатах: в анодном сосуде естественно не было (и не могло быть) обнаружено кислоты, в катодном - щелочи. Все было естественно и закономерно. Но факт остается фактом: опыты Дэви убедили всех окончательно, что вода состоит из двух простых элементов - водорода и кислорода.

При боле внимательном взгляде опыты Дэви убеждают совершенно в другом, а именно, что ему удалось лишь создать условия, при которых во время электролиза воды не образовывались ни кислота, ни щелочь, которые неизменно образуются в нормальных, естественных условиях.

Однако предположим, что вода действительно состоит из водорода и кислорода. Тогда естественно было бы предполагать, что, коль скоро вода с такой легкостью разлагается на свои составные части, она должна столь же легко образовываться в результате их синтеза. Ничего подобного, однако, не происходит. Как известно, смесь двух газов в пропорции один к двум (один объем кислорода и два объема водорода) дает так называемый гремучий газ, но отнюдь не воду. Попытки образования воды из водорода и кислорода имели успех только в присутствии катализатора (кстати, в роли катализатора может при этом выступать и железо, то самое железо, над которым Лавуазье пропускал пары воды и извлекал свои исторические выводы). Какую физическую или химическую роль играет присутствие в опытах катализатора - никто не знает до сих пор; поэтому не станем пускаться в бессодержательные рассуждения по этому поводу.

Приведенные выше факты свидетельствуют о многом, и, главное, о том, что существующая формула воды Н₂О может держаться только на искусственных подпорках и ставшей уже привычной вере в ее истинность. Ни ее анализ, ни синтез не подтверждают того химического состава, который ей приписывается. Можно сказать, что большинство опытов по его определению было направлено не столько на объективные поиски, сколько на подгонку их результатов к уже имеющемуся выводу, который стал поистине символом веры. «Черный ящик» давал в основном ту информацию, которую от него ожидали и которую часто заведомо предопределяли направленным действием на его входы.

 

***

Итак, множество фактов биологического, химического и физического свойства не дает оснований признать существующую формулу воды верной. Против нее говорят не только эмпирические факты, но и теоретические положения и, прежде всего, те, которые вытекают из таких фундаментальных положений, каковыми являются начала термодинамики. Именно с ними совершенно не согласуется взгляд на электролиз воды как на процесс простого разложения воды.

В термодинамике принято делить все происходящие процессы на обратимые и необратимые. Ни один из происходящих в природе процессов не является обратимым. Я это специально подчеркиваю, так как он имеет прямое отношение к электролизу воды. Если бы вода и в самом деле так просто разлагалась на свои составляющие части, то этот процесс следовало бы признать обратимым. Но это стояло бы в вопиющем противоречии обоим началам термодинамики. Для лучшего понимания хода рассуждений, начнем с первого ее начала, которое утверждает невозможность возникновения или уничтожения энергии. Тем самым оно отрицает возможность перпетуум-мобиле, то есть вечного двигателя. При этом имеется в виду перпетуум-мобиле первого рода, то есть такая машина, которая, повторяя произвольное число раз один и тот же процесс, была бы способна производить работу в количестве большем, чем потребляемая этой машиной энергия. Рассмотрим под углом зрения первого начала так называемое электрохимическое разложение воды.

Вспомним в этой связи приведенное выше суждение Оствальда о том, что гальванизм не создает никаких новых веществ, а только разлагает существующие. В одном небольшом исследовании о воде та же мысль выражена буквально так: «Сколько бы времени ни пропускали ток (через воду - Э.П.), все время будут выделяться только эти два газа (водород и кислород - Э.П.) и больше ничего. Через некоторое довольно продолжительное время воды совсем не останется и вместо нее получится значительное количество кислорода и вдвое большее количество водорода».

Можно дать стопроцентную гарантию, что ни автор этих строк, равно как и никто другой не имел счастья наблюдать описанную картину полного, без всякого остатка или образования дополнительных веществ «разложения» воды, потому что такая картина попросту невозможна. Если бы она была возможна, то, значит, ошибочны как первый, так и второй законы термодинамики, и они бы требовали решительного пересмотра. С точки зрения первого начала термодинамики этот процесс внешне как бы не противоречит закону сохранения энергии: электрическая энергия целиком переходит в работу по разложению воды, или, иными словами, одна форма движения переходит в другую и при этом не происходит ни уничтожения энергии, ни ее возникновения. Однако происходит нечто другое, что не может не настораживать: если признать, что такой процесс возможен, то надо признать, что возможен двигатель со 100% к.п.д., то есть тот самый перпетуум-мобиле, в котором вся энергия целиком переходит в работу. Это же означало бы признание данного процесса полностью обратимым, что невозможно практически, и недопустимо с точки зрения второго начала термодинамики.

Согласно одной из формулировок второго начала термодинамики, некомпенсированный переход энергии в работу невозможен. Другими словами, невозможен процесс, имеющий единственным своим результатом превращение энергии в работу. Это начало говорит, таким образом, о невозможности обратимых процессов в системах, в которых происходит преобразование энергии в работу. Применительно к нашему предмету, он говорит о невозможности перехода электрической энергии в работу по простому разложению воды. При такого рода процессах, наряду с уменьшением энергии энергоотдающего тела должны непременно происходить изменения термодинамического состояния других привлекаемых к участию в процессе тел или веществ. Это изменение в термодинамике носит название компенсации превращения энергии в работу. Без такой компенсации, повторяю, процесс превращения теплоты или другого вида энергии в работу невозможен.

Отсюда следует, что только часть заимствованной у энергоисточника энергии превращается в работу, другая же часть, или так называемая некомпенсированная энергия, отходит в случае, например, тепловых машин к холодильнику. Если всю теплоту, получаемую из теплоисточника, обозначить через Q, а некомпенсированную теплоту через Q', то работа

Формула эта может означать только одно: у любой тепловой машины к.п.д. всегда меньше единицы.

Известный уже нам Оствальд предложил такую формулировку второго начала термодинамики: перпетуум-мобиле второго рода невозможен. Под таким перпетуум-мобиле второго рода имеется в виду тепловой двигатель, который, повторяя произвольное число раз один и тот же процесс, был бы способен целиком превращать в работу все тепло, получаемое им от какого-либо тела или тел, играющих роль источников тепла, не нуждаясь тем самым в отводе не превращенной в работу части теплоты. Другими словами, невозможно создание такой машины, к.п.д. которой равнялся бы единице (или 100%). Но при так называемом «разложении» воды как раз и подразумевается возможность такой машины, поскольку здесь, если следовать бытующим представлениям, вся энергия целиком уходит на работу по разложению воды. Жаль, что сам Оствальд не применил собственную формулировку к хорошо известному ему процессу электролиза воды, тогда, возможно, он усомнился бы в его общепринятой трактовке.

Всеобщность, универсальность процессов термодинамики, подчинение природных энергетических процессов второму началу основательно доказано наукой. Иное дело, что его применению порой мешали и мешают утвердившиеся представления классической термодинамики, исследующей преимущественно обратимые процессы. Электричество, как форма движения, или энергии, по характеру своего подчинению второму началу термодинамики ничем в принципе не отличается от теплоты. Как и в случае с теплотой, движение электричества связано по меньшей мере с двумя телами: одно из которых отдает энергию, и другое его получает (разность температур, в одном случае; разность потенциалов - в другом). Как и в случае с теплотой, тут также невозможен перпетуум-мобиле второго рода, то есть невозможен такой механизм, который, повторяя произвольное число раз один и тот же процесс, был бы способен целиком превращать в работу все количество электричества, получаемое от какого-либо источника электричества, не нуждаясь при этом в стоке не превращенной в работу энергии.

Посмотрим теперь с точки зрения всех этих положений на электролиз воды. Согласно существующим взглядам на электролиз воды, поступающая от источника тока электроэнергия целиком превращается в работу по ее разложению. В системе при этом не образуется никаких иных веществ, нет места и другим энергетическим процессам, например, выделению тепла. Это значит, что некомпенсированная часть электроэнергии равна нулю, а весь процесс, следовательно, носит обратимый характер. Но это невозможно. Если бы это было так, мы стали бы счастливыми свидетелями создания перпетуум-мобиле второго рода. Все это с необходимостью вынуждает нас признать, что электролиз воды, как и электролиз всех остальных веществ, есть процесс необратимый, а значит, должна существовать некомпенсированная часть электроэнергии, и она непременно должна в чем-то проявиться: либо преобразоваться в другой вид энергии, например, теплоту, либо в энергию каких-то химических превращений. Однако при электролизе выделения избытка тепла не наблюдается, но зато он всегда сопровождается химическими превращениями в электролизерах. Вот эти химические превращения и есть не что иное, как результат действия второго начала термодинамики. При электролизе воды происходит не просто работа по разложению воды, а сложный электрохимический окислительно - восстановительный процесс, одним из результатов которого является выделение кислорода и водорода у разных электродов, а другим - образование около них кислоты и щелочи. Какой из этих результатов более важный, сказать трудно; очевидно лишь то, что один не может иметь места без одновременного появления другого, или, другими словами, процесс выделения кислорода и водорода невозможен без одновременного и параллельно идущего процесса образования кислоты и щелочи.

Суммируя, можно сказать: невозможен такой процесс электролиза воды, при котором единственным результатом было бы превращение электрической энергии в работу по полному разложению воды. И наоборот, образование новых химических веществ у электродов свидетельствует, что происходит нормальный, отвечающий всем началам термодинамики процесс электролиза.

Если бы при электролизе воды происходило только разложение воды, а тем самым вся электрическая энергия преобразовывалась в работу, процесс носил бы полностью обратимый характер. В таком случае, обратный процесс синтеза воды из кислорода и водорода должен был бы целиком высвобождать без всякой затраты энергии извне полученное при электролизе количество электричества с образованием в итоге воды. Но мы знаем, что этот синтез невозможен сам по себе, а то, что называют синтезом воды, происходит при затрате значительного количества внешней энергии и к тому же в присутствии катализаторов.

 

***

Все изложенное в данном разделе относительно воды подводят к выводу, что ни эмпирические исследования, ни теоретические положения не дают оснований считать существующую формулу воду Н₂О верной. Напротив, все они свидетельствуют против нее. На этом можно было бы и закончить критический разбор существующих представлений о химическом составе воды и тех истоков, из которых они возникли. Более соответствующим действительности является предположение, что вода есть органическое вещество и что ее примерную формулу, как уже говорилось, можно представить в виде СН₂О.

 

***

В этом пункте, с учетом всего сказанного выше, все тот же виртуальный проницательный читатель вправе спросить: «Если признать верность предлагаемой здесь формулы, то каким образом можно тогда согласовать ее с тем фактом, что при электролизе воды образуются содержащие азот вещества – азотная кислота и аммиак? Ведь вода, даже в новой ее формуле, азота не содержит?» Вопрос, как говорится, «на засыпку». Но именно к этой важной и интересной проблеме я и собираюсь перейти.

 

АЗОТ ИЛИ «ЗОТ»?

Итак, перед нами возникла новая, не менее, если не более, сложная загадка: какая связь между предположением о воде как веществе органическом, содержащем углеводородную группу СН₂, и всей моей критикой опытов Дэви и других ученых, показавших, что побочным результатом электролиза воды является азотная кислота и аммиак? Ведь оба эти вещества мало того, что неорганические, но и азотсодержащие, и нет ли тут коренного противоречия во всей системе выдвинутых аргументов, сводящего все сделанные предположения к нулю?

При таких обстоятельствах перед исследователем опять встает все та же альтернатива: либо признать, что вся система его доказательств привела к абсурду, и он не в состоянии выпутаться из нагроможденных им противоречий, либо, если он убежден в правоте своих взглядов, сделать следующий решительный, а, может быть, и решающий шаг в доведении начатого до конца.

Первый путь неприемлем, а потому я беру на себя смелость выдвинуть следующее, вполне естественное в данной ситуации и в принятой мной системе координат предположение: азота, как такового, как одного из однородных химических элементов, входящих в таблицу Менделеева, вообще не существует в природе; то, что принимается за азот есть на самом деле углеводородная группа СН₂.

Допускаю, что в этом пункте какой-нибудь ортодокс, не выдержав, воскликнет: «Ну, знаете, это уже слишком!». Что делать? Когда приходится распутывать сложный клубок ошибок, к которым все привыкли и, более того, принимают их за истину, то при распутывании этого клубка разочарования и даже легкие нервные потрясения неизбежны.

Итак, мы уже знаем, что выдвинуть предположение и доказать его - вещи разные. Данное предположение легко укладывается в систему логических доказательств, но показать его правоту в системе доказательств эмпирических - гораздо сложнее. Разумеется, я не располагаю, да и не могу располагать прямыми доказательствами того, что это предположение верно, хотя, замечу, таковых не существует и относительно того, что азот есть именно тот самый азот, который вошел в таблицу Менделеева в качестве элементарного вещества. Последнее утешает и вдохновляет. Однако имеется немало косвенных доказательств правоты сделанного здесь предположения. Они могут легко превратиться в прямые: ведь многое зависит от того, как на них посмотреть - с недоверием или доброжелательно и заинтересованно. Ничего не поделаешь: в естественных науках, как и в общественных, такие вещи играют не меньшую, если не большую, роль.

Итак, я выдвигаю гипотезу, что азот есть не что иное, как углеводородная группа СН₂. Вспомним еще раз, какую роль играет эта группа в органическом мире. Все углеводородные соединения, входящие составными элементами в любой живой организм, либо в продукты, получаемые от переработки различных животных и растительных организмов, как-то: органические кислоты, спирты, дубильные вещества, эфиры, смолы, крахмал, жиры, сахара, белки – все они непременно содержат в своем составе в том или ином сочетании эту группу СН₂.

Но откуда берется сама эта группа? Что является ее источником? Существует ли эта группа в природе самостоятельно и если да, то в каком виде? Если на первые два вопроса в принятой здесь системе взглядов уже можно ответить утвердительно, зная формулу воды СН₂О, то последний вопрос представляет пока что загадку. Загадка усложняется тем обстоятельством, что современная химическая наука утверждает, что вещества с формулой СН₂ в свободном виде в природе не существует вообще. Да, говорят нам, оно входит необходимым составным элементом во все органические соединения, но, увы, его самого как отдельного элемента в природе не существует. Как говорится, странно, но факт. Последуем, однако, в данном случае принципу английского химика Бойля, который писал: «Я привык рассматривать мнения как монеты. Когда мне в руки попадает монета, я обращаю гораздо меньше внимания на имеющуюся на ней надпись, чем на то, из какого металла она сделана. Мне совершенно безразлично, вычеканена ли она много лет или столетий назад, или она только вчера оставила монетный двор. Столь же мало я обращаю внимания на то, прошла ли она до меня через много или мало рук, если только на своем пробирном камне я убедился, настоящая она или фальшивая, достойна ли она быть в обращении или нет. Если после тщательного исследования я нахожу, что она хороша, то тот факт, что она долгое время и многими принималась за фальшивую, не заставит меня отвергнуть ее. Если же я нахожу, что она фальшивая, то ни изображение и подпись монарха, ни возраст ее, ни число рук, через которые она прошла, не заставят меня принять ее, и отрицательный результат от одной пробы, которой я сам подверг ее, будет иметь для меня гораздо большее значение, чем все те обманчивые вещи, которые я только что назвал и которые доказывали бы, что она фальшивая».

Попробуем и мы на своем «пробирном камне» испытать, в самом ли деле верно утверждение, что в природе не существует вещества СН₂ в свободном виде. Оно уже наперед не может не вызывать большого сомнения, поскольку группа СН₂ слишком распространена в органическом мире, часто образуя весьма длинные цепи молекул различных органических веществ.

Для лучшего понимания сказанного, обратимся к следующему любопытному обстоятельству. В органической химии углеводороды классифицируют в соответствии с двумя так называемыми гомологическими рядами: предельными углеводородами и непредельными. Гомологическим рядом называют такой ряд органических соединений, все члены которого обладают сходными химическими свойствами и сходным строением, причем каждый последующий член ряда отличается от предыдущего именно на группу СН₂ - На последнее обстоятельство обращаю особое внимание.

Формулы рассматриваемых рядов углеводородов в порядке возрастающего числа атомов углерода в их молекулах выглядят так:

Предельные углеводороды:

СН₄ , С₂Н₆ , С₃Н₈ , С₄Н₁₀ и т.д.

Метан, этан, пропан, бутан и т.д.

Непредельные углеводороды:

____ , С₂Н₄ , С₃Н₆ , С₄Н₈ и т.д.

Этилен, пропилен, бутилен и т.д.

В ряду непредельных углеводородов сразу же бросается в глаза явная аномалия, а именно: отсутствует первый член, соответствующий метану предельного ряда. Во всем же остальном принцип, согласно которому каждый последующий член ряда образуется прибавлением к предыдущему группы СН₂, сохраняется для обоих рядов.

Все вещества обоих рядов существуют в природе, но в природе, как нам говорят ученые, по неизвестным причинам, отсутствует сама разность, то есть группа СН₂, которую по аналогии с метаном предельного ряда можно было бы назвать «метиленом». По каким же причинам не было обнаружено это соединение? В данном случае их может быть две. Первая причина: группа CH₂ действительно не существует в природе; вторая причина: она существует, но ее свойства таковы, что ее весьма трудно определить. Что группы СН₂ нет в природе в качестве самостоятельного вещества, в это невозможно поверить; против такого предположения восстает разум и интуиция. Однако, надо заметить, что данное вещество не очень-то искали. Его объявили несуществующим, исходя главным образом из теоретических соображений. Объясняется это следующим образом: углерод есть четырехвалентный элемент. Каждый атом углерода имеет четыре единицы валентности, за счет которых он может присоединять к себе другие атомы или атомные группы. Водород же одновалентен. Следовательно, атом углерода может присоединить к себе четыре атома водорода. В этом случае все его валентные связи становятся насыщенными до предела. Исходя из этого, метан - первый член предельного ряда, схематически можно изобразить так:

У непредельных углеводородов в молекулах, согласно теории, имеются двойные или тройные связи между атомами углерода. К примеру, этилен схематически выглядит так:

Таким образом, и тут все валентные связи углерода оказываются при деле, что и обеспечивает, согласно теории, возможность его самостоятельного существования.

Другое дело группа СН₂. Если представить его в свободном состоянии, то это выглядело бы, согласно тем же существующим представлениям, так:

Такая картина не укладывается в рамки теории, поскольку углерод в этом случае сохраняет две свободные незаполненные валентные связи, а это уже не укладывается в теорию, и потому группе решительно отказано в самостоятельном существовании.

Но это в теории. Мы уже убедились в том, что теория далеко не всегда дает адекватную картину действительности. Но попробуем вопреки теории сделать предположение, что такое соединение не только возможно, но и возможно именно как соединение весьма прочное и устойчивое в химическом отношении. Это может иметь место либо вследствие симметрии молекулы, либо потому, что молекула СН₂ существует в сдвоенном, строенном и проч. Состоянии (допускается же теорией существование молекул воды в множественной связи), либо как бесконечно замкнутая цепь из произвольного числа групп). Имеется же окись углерода СО, где углерод двухвалентен; допускается же существование окиси азота NO, где, вопреки теории, азот двухвалентен. Принимая же во внимание широкое распространение группы СН₂ в органических соединениях, а также принципиальную возможность ее существования в свободном состоянии, можно считать, что она действительно существует именно в таком состоянии.

Но предположим, что эта группа в самом деле существует в природе. Тогда естественно признать, что она не обнаружена потому, что обладает такими свойствами, которые весьма затрудняют ее обнаружение. Если это так, то с известной долей уверенности уже априорно можно попробовать определить ее основные физические свойства. Надо полагать, что это вещество должно, скорее всего, представлять собой газ, который бесцветен, не имеет запаха, химически неактивен, в воде нерастворим, то есть, иными словами, обладает такими свойствами, которые делают его практически незаметным и трудно определимым.

В этой связи посмотрим, какими свойствами обладает азот. Кстати, ученым, установившим, что воздух состоит из смеси двух газов - азота и кислорода, был все тот же Лавуазье. Так вот, чистый азот - это бесцветный газ, не имеющий запаха, мало растворим в воде, в химическом отношении весьма инертен. При обычной температуре он почти неспособен вступать в соединения (уже по этим причинам совершенно несостоятельны были предположения Дэви, что в его опытах по «разложению» воды образование азотной кислоты было якобы обязано азоту воздуха). Азот не поддерживает дыхания, за что и получил свое название - «нежизненный» (от греч. а - отрицательная частица и zoos - живой).

Как мы видим, свойства азота весьма близки к предполагаемым свойствам группы СН₂ Для сравнения возьмем еще первый член гомологического ряда предельных углеводородов метан - СН₄, наиболее близкий по составу к группе СН₂. Так вот, метан – легкий горючий газ, не имеющий запаха и почти нерастворимый в воде. При обычных условиях метан реагирует только с фтором и хлором. Как видно из свойств метана, он во многих отношениях похож и на азот и на СН₂. Отличаясь от этой группы на два атома водорода, он приобретает большую легкость и горючесть.

На основании вышеприведенных фактов, можно сделать следующий предварительный вывод: то, что на самом деле является молекулярной группой СН₂, было в свое время ошибочно принято за элементарный газ, который в соответствии со своими свойствами был наречен «азотом».

В самом деле, разве нельзя допустить, что ученый, первый обнаруживший группу СН₂ и не зная ее химического состава, столкнувшись с тем, что она химически инертна, нереактивна, не разлагается на составные элементы, не поддерживает жизни, бесцветна, без запаха, пришел к естественному в тех условиях выводу, что данное вещество однородно по составу (признавали же долгое время воду за однородное вещество!). Другими словами, азот дал о себе лишь тот минимум информации, который был обусловлен средствами воздействия на него и задачами исследователей. Все, что позже не укладывалось в однажды определенные представления, относилось, как и во многих других аналогичных случаях, к «аномалиям» азота. Сразу замечу, что эти «аномалии» азота проявляют удивительное совпадение со свойствами и химической структурой не какого-нибудь вещества, но именно группы СН₂. Поэтому, как и в случае с водой, можно предположить, что эти совпадения носят отнюдь не случайный характер, что в них имеется определенная закономерность, проливающая свет на истинную природу азота.

Мнение об элементарном строении азота утвердилось отнюдь не сразу. Напротив, немало сил было затрачено на попытки разложить его. Кстати, герой известной повести Бальзака «В поисках абсолюта» был занят именно проблемой разложения азота. Лишь после того, как все такие попытки потерпели неудачу, было признано, что азот есть, наряду с кислородом и водородом, элементарный газ.

Что же касается аномалий азота, то еще известный химик Либих приводил в своей книге несколько опытов Фарадея, в которых последний обнаружил в ряде случаев аномальное появление аммиака. Фарадей наблюдал, что растительная клетчатка, льняное полотно, щавелево-кислый калий и многие другие, не содержащие азота органические вещества, при прокаливании с гидратом окиси калия, натрия или извести, которые также не содержат азота, выделяют аммиак - вещество азотосодержащее. Органические вещества при прокаливании без щелочей не давали реакции на аммиак; при прокаливании же со щелочами происходило образование аммиака. Можно было бы здесь усмотреть, как и в опытах Дэви с водой, действие азота воздуха, но Фарадей повторил эти опыты в атмосфере чистого водорода. В этом случае также, когда присутствие азота было совершенно исключено, аммиак не преминул образоваться.

Другой не менее интересный опыт заключался в следующем: небольшое количество калия и цинка было прокалено вместе. Одна часть смеси была помещена в склянку, которую тотчас же закрыли; другая часть была растворена в воде, прозрачный раствор выпарен досуха и оставлен на сутки. По истечении некоторого времени в первой порции были обнаружены лишь сомнительные следы аммиака; в другой же порции, которая была растворена в воде, присутствие аммиака обнаруживалось без труда. Либих заключает: «Следовательно, имелась какая-то неизвестная причина, вызывавшая образование аммиака, - это был вывод, к которому Фарадей пришел на основании своих опытов».

Итак, откуда в опытах мог появиться азот – вот в чем главный вопрос? Взглянем на них глазами предложенной здесь гипотезы. В опытах Фарадея образование аммиака было связано в первом случае с органическими веществами, содержащими в своем составе группу СН₂; во втором же случае - с водой, которая согласно предложенной гипотезе, содержит ту же группу. Поскольку, по моему убеждению, азот и группа СН₂ - одно и то же вещество, то неизвестная причина, вызвавшая якобы аномальное образование аммиака в опытах с органическими веществами и водой, перестает быть таковой. В том и другом случае, аммиак получался вследствие воздействия различных щелочей на органические соединения, содержащие группу СН₂.

 

***

Обратимся теперь к эпохе менее отдаленной от нас по времени, - к эпохе становления атомной физики, эпохе открытия элементарных частиц и к одному из основоположников атомной физики Резерфорду с его опытами по изучению действия альфа-частиц. Резерфорд испытывал действие альфа-частиц, излучаемых эманацией радия в различных средах. Его опыт сводился, в общем, к следующему. В стеклянную или кварцевую трубку помещался радий, являвшийся источником излучения альфа-частиц. Трубка могла заполняться любым газом. На определенном расстоянии от источника излучения ставился экран из сернистого цинка, причем он располагался дальше расстояния максимального пробега альфа-частиц, которые не достигали его. Проделывая свои опыты в атмосфере водорода, Резерфорд заметил, что прохождение альфа-частиц через водород вызывает многочисленные слабые искрения на экране (сцинцилляции). Для исследования причин данного явления, Резерфорд предпринял серию аналогичных опытов в различных газовых средах. Когда аппарат заполнялся сухим кислородом или углекислым газом, то число искрений сильно уменьшалось. Из этого Резерфорд сделал вывод, что искрения экрана связаны с наличием в атмосфере водорода. Совершенно неожиданный эффект был получен им, когда в аппарат был введен сухой воздух. Вместо предполагаемого уменьшения числа искрений на основании того, что воздух водорода не содержит, а состоит, как известно, из кислорода и азота, их число, наоборот, увеличилось. Данное обстоятельство весьма озадачило Резерфорда, поскольку опрокидывало сделанный им прежде вывод о связи искрений экрана с наличием водорода. Поскольку аномальный эффект наблюдался в воздухе, а не в кислороде или углекислом газе, то, естественно, он был отнесен на счет азота. Для подтверждения этого предположения, аппарат был заполнен химически чистым сухим азотом. Число искрений возросло еще больше по сравнению с их числом в воздухе. Этот эффект Резерфорд так и назвал: «аномалией азота». Но самое интересное, он обнаружил, что атомы с большим пробегом, возникающие при пропускании через азот альфа-частиц, как по величине пробега, так и по яркости возбуждаемых ими искрений, чрезвычайно похожи на атомы водорода, и более того, они являлись, по его мнению, ничем иным как именно атомами водорода.

Возникает естественный вопрос: откуда мог взяться водород в химически чистом азоте? Резерфорд прямо пишет, что результаты опытов дают весьма сильное доказательство того, что частицы, освобождаемые из азота альфа-частицами суть атомы водорода. Перед ученым встала непростая задача объяснить аномальное поведение азота. Естественно, что при этом он исходил из существующих представлений об азоте как химическом элементе, но не как молекуле, состоящей из атомов различных элементов, в том числе и водорода. Резерфорду не оставалось ничего иного, как предположить, что вследствие громадных сил, развиваемых при столкновении альфа-частиц с атомами азота, последний распадается, освобождая водородный атом, образующий, по его мнению, составную часть ядра атома азота. Этим объяснением удовлетворились, и оно было принято, как окончательное, вследствие отсутствия каких-либо иных рациональных объяснений.

Однако данное объяснение не может не вызывать ряд возражений и сомнений. Почему только азот подвергся такому разрушительному действию альфа-частиц, но не атомы других испытываемых газов? Почему энергии альфа-частиц было достаточно для разрушения такого прочного образования, каким считается атом азота и недостаточно для разрушения других? Вместе с тем, если исходить из предположения, что азот есть не что иное, как молекулярная группа СН₂, то легко находится объяснение появлению водорода: энергии альфа-частиц вполне, видимо, было достаточно для разрыва молекулярной связи между атомом углерода и атомами водорода в соединении СН₂, что и служило причиной повышенного искрения на экране при проведении опытов в воздухе и в атмосфере чистого азота.

С другой стороны, опыт Резерфорда можно вполне рассматривать как еще одно подтверждение предположения, что азот есть вещество органическое, состоящее из атома углерода и двух атомов водорода. Что касается последнего, а именно представления об азоте как молекуле, состоящей из соединения углерода и водорода, то об этом косвенно свидетельствует еще одна, притом очень важная для нашей гипотезы «аномалия» азота.

Дело вот в чем: атомные веса легких атомов выражаются формулами или 4п или 4п+3, где п – целое число. Например, атомные веса кислорода и углерода выражаются формулой 4п. Атомный вес кислорода равен 16, то есть здесь п=4 (4 х 4 = 16); атомный вес углерода равен 12, здесь п=3 ( 4 x 3 = 12). Таким элементам как фтор, фосфор и др. отвечает формула 4п+3. Атомный вес фтора, например, равен 19; следовательно, принимая п=4, получим (4 х 4) + 3 = 19) и т.д.

И вновь единственным элементом, не пожелавшим подчиниться этим формулам, был, разумеется, азот, атомный вес которого уже особо приходилось выражать персональной формулой 4п+2. В самом деле, поскольку атомный вес азота равен 14, то иной формулы к нему применить просто нельзя. Однако и в данном случае, если рассматривать азот как группу СН₂, то есть не как элемент, а как молекулу, состоящую из двух атомов, то становится ясным, почему он не подчиняется той закономерности, которая связывает все другие элементы. И вот тут-то вступает в действие еще одно весьма важное обстоятельство. Дело в том, что молекулярный вес группы СН₂, как и атомный вес того, что называется азотом, равен 14 (атомный вес углерода 12 + атомные веса двух атомов водорода 1+1, в сумме = 14). Совпадение атомного веса азота и молекулярного веса группы СН₂ можно, конечно, снова принять за случайность. Но не слишком ли много таких случайностей? Если каждая случайность так или иначе отражает какую-то закономерность, то совпадающие и повторяющиеся случайности выражают уже саму закономерность. Рассмотренные здесь «аномалии» воды и азота, взятые сами по себе, мало что говорят и остаются непонятными и рационально необъяснимыми отклонениями. Взятые же в своей системной совокупности, а также в связи с общей идеей их непременной взаимозависимости, они отражают уже вполне определенную закономерность, которая служит подтверждением выдвинутых предположений о природе воды и азота. Главное же, на что хотелось бы обратить внимание, что все рассмотренные выше «аномалии» исчезают как по мановению волшебной палочки при допущении, что вода есть органическое соединение, включающее группу СН₂. Азот, в свою очередь, есть не что иное как сама эта группа. В этом случае все разом становится на свои места без всяких натяжек и дополнительных искусственных построений. Находят свое естественное и закономерное объяснение такие «аномалии», как температура кипения воды, скорость ее проникновения в живые клетки, образование азотной кислоты и аммиака при электролизе воды, атомный вес азота, его поведение при облучении альфа-частицами, образование аммиака из органических соединений и воды и т.д.

 

***

В результате проведенного исследования так называемых аномалий воды и азота, анализа их чудесных и не столь чудесных метаморфоз, равно как и короткого путешествия в историю возникновения представлений об их химическом составе и строении, нельзя не прийти к естественному выводу, что бытующие представления о воде и азоте не соответствуют их подлинному облику и содержанию. На этом основании я считаю, что выдвинутая мной гипотеза о том, что вода и азот являются веществами органическими и что их химический состав определяется, соответственно, формулами СН₂О и СН₂, в гораздо большей мере отвечает действительности, нежели существующие взгляды на них.

Из этих двух формул следует не только то, что вода и азот вещества органические, но - и это самое главное, - что химический состав воды и химический состав воздуха тождественны: тот и другой состоят из углеводородной группы СН₂ и кислорода, но только в разных структурных модификациях. Но тем самым прежде оборванные нити единства жизни, единства всех трех сфер - гидросферы, атмосферы и биосферы - связываются прочными и неразрывными нитями в систему взаимозависимости явлений органического мира, опирающуюся, как на фундамент, на общее для всех трех сфер вещество - СН₂, как бы его при этом ни назвать.

В самом деле, если верна гипотеза, что вода есть органическое вещество, что состав воздуха и воды идентичен (как тут не вспомнить еще раз Аристотеля и других древних мудрецов!), если то и другое -лишь модификации одного и того же вещества, тогда можно считать решенной задачу как об устойчивом и постоянном источнике пополнения атмосферы, так и об углеродном питании растений, а значит - и о жизни на земле вообще. В этом случае, три означенных сферы - уже не конгломерат случайных и малосвязанных друг с другом образований, но в полном смысле единая органическая система в неразделимой взаимосвязи и взаимозависимости всех ее компонентов.

Под конец данного раздела еще одно маленькое замечание. Могут заметить, что если автор прав в своих предположениях, то это, видимо, можно легко доказать в любой лаборатории практически, т.е. опытным путем. Чего, казалось бы, проще! Однако, если бы это было и на самом деле так просто, то не нужно было бы так подробно описывать здесь те многочисленные блуждания, которыми шла человеческая мысль, чтобы в конечном итоге окончательно запутаться. И это не только в рассматриваемом здесь вопросе, а повсюду. Я уже молчу о той области, которой занимаюсь профессионально - политике и философии. Да, разумеется, я как автор, думал о возможности того самого experimentum crucis, то есть решающего эксперимента, с помощью которого можно было бы раз навсегда поставить все точки над i. Но такого эксперимента не может быть в принципе. О любом опыте всегда можно сказать, что в нем не соблюдены все условия, что он «грязен», что не учтено влияние разных побочных факторов и т.д. и т.п. Вот почему представляется, что только путем логико-теоретического сопоставления многочисленных обстоятельств, различных факторов и данных, равно как их философско-теоретического осмысления можно прийти к каким-то адекватным выводам. Однако и в этом случае нет никаких гарантий тому, что в каком-то звене не допущена ошибка. Но ведь если бояться ошибиться, то не следует браться за науку вообще, где, выражаясь словами поэта, на грамм добычи - тысячи тонн словесной руды.

 

О МЕХАНИЗМЕ КРУГООБОРОТА

«ВОДА - ВОЗДУХ»

В связи со сказанным возникает потребность посмотреть свежим взглядом на один важный вопрос, а именно: каким образом происходит преобразование гидросферы в атмосферу, или - превращение воды в воздух и наоборот. Думается, что этот процесс ничем в принципе не отличается от парообразования. Он также полностью основан на энергетических превращениях, или, иными словами, подчинен действию первого и второго начал термодинамики. Солнечная энергия есть тот источник свободной энергии, который преобразует воду в газообразное состояние, или в воздух, путем ее испарения. Процесс испарения, или превращения воды в газообразное состояние, есть процесс эндотермический, идущий при поглощении водой энергии извне. В природе источником этой энергии является Солнце. В результате притока солнечной энергии, структура молекулы жидкой воды преобразуется в структуру молекулы воды-газа и затем - воздуха. Наоборот, отток энергии превращает структуру молекулы жидкой воды в структуру твердой воды - в лед. Таким образом, энергетические изменения в структурном состоянии одного и того же вещества - воды, дают в итоге три различные модификации одного и того же вещества СН₂О - жидкость, газ (в виде пара и воздуха) и лед. При одинаковом химическом составе они имеют разные физические свойства.

Атмосфера в своем постоянном объеме представляет, как бы среду, насыщенную паром-воздухом, испаряющимся с поверхности водоемов, главным образом - океанов и морей. Испарение воды происходит постоянно, и его интенсивность зависит от солнечной радиации, подводящей к поверхности воды избыток энергии, являющейся движущей силой превращения воды в пар и в воздух. Вследствие этого постоянно идущего процесса, время от времени происходит то, что можно назвать перенасыщенностью атмосферы. При определенных условиях среды избытки испаряющейся воды конденсируют и возвращаются на землю в виде осадков. Этот процесс носит уже экзотермический характер: конденсируясь, воздух (или пар) высвобождает полученную им ранее энергию и одновременно благодаря этому преобразуется в иное агрегатное состояние, то есть в воду или в лед (снег).

Проиллюстрировать (но не доказать!) данный процесс можно на следующей простой модели. Возьмем пробирку, доверху наполненную водой, наденем на нее легко растягивающийся баллон так, чтобы внутри не осталось воздуха (лучше сделать это под водой) и хорошо закрепим баллон на пробирке. Начнем затем нагревать пробирку на огне до кипения воды. При этом будет наблюдаться следующая картина: пары кипящей воды наполнят баллон и расширят его до определенных пределов, соответствующих внешнему атмосферному давлению и упругости баллона. Данная система будет находиться в состоянии некоторой стабильности, пока источник внешней энергии (огонь) будет продолжать работу по парообразованию. В баллоне будет создан определенный объем насыщенного газа-воздуха; весь же излишек образующегося пара, который не в состоянии уже преодолеть внешнее атмосферное давление и сопротивление оболочки баллона к дальнейшему расширению, будет конденсировать с внутренних стенок баллона вновь в пробирку, и так без конца, пока будут сохраняться заданные условия. Эта модель в принципе адекватно отражает, на мой взгляд, реальную систему вода-воздух-солнечная энергия, только в другом, естественно, температурном режиме и в иных масштабах. Солнце нагревает воду, вода испаряется, превращаясь в газ-воздух, и заполняет им пространство атмосферы до тех пределов, которые определяются силой земного притяжения, а также силой сцепления молекул воздуха, все более растягивающегося вверх, подобно пружине, по мере ослабления земного притяжения. В результате, создается насыщенная газом-воздухом среда. Избыточное же количество испаряющейся воды, как уже было сказано, конденсирует вновь в воду и в форме соответствующих осадков возвращается на землю. И так постоянно за вычетом тех безвозвратных потерь воды и воздуха, о которых говорилось выше. Отсюда очевидно, что мировой океан есть главный источник воздушной атмосферы. Исчезни он, и никакого воздуха на Земле уже не будет, как нет его, скажем, на Марсе или Луне. Отсюда так же понятно, что по мере высыхания мирового океана - а процесс этот неумолимо идет, - будет пропорционально уменьшаться и объем атмосферы, пока в каком-то отдаленном будущем не наступит естественный конец тому и другому, а, следовательно, и жизни.

Несколько слов о таком свойстве воздуха как упругость. Когда говорят об упругости воздуха, то обычно имеется в виду его хорошо известная способность сжиматься подобно пружине - отсюда его использование в различных пневматических приспособлениях и механизмах. Но вследствие ошибочных представлений о его составе и структуре, упускается из виду другая его способность, которая неотрывна от способности сжиматься, а именно: способность растягиваться подобно пружине. Когда, скажем, воздух выкачивается из какого-либо замкнутого пространства, то вопреки существующему мнению, происходит не образование пустоты, или вакуума, а происходит процесс, обратный сжатию воздуха, то есть растягивание его молекулярных связей. Затрачиваемая при этом внешняя энергия превращается в кинетическую энергию растянутых, подобно пружине, молекулярных связей воздуха, стремящихся занять прежнее положение. Энергия этих растянутых связей может достигать колоссальной силы, по крайней мере, не меньшей, чем при его сжатии. Каждый, видимо, помнит из школьных учебников знаменитые опыты Герике с соединенными полушариями, из которых выкачан воздух. Сила растянутых молекулярных связей, стремящихся восстановить свое первоначальное положение, была настолько велика, что две упряжки лошадей не могли растащить полушария. Подобного рода опыты дали ученым прошлого основание для вывода о том, что природа не любит пустоты. Думается, что оно не имеет никакой научной ценности, ибо понятие «пустота» само есть пустое, и ровным счетом ни о чем не говорит. Не может в данном случае спасти положение и объяснение рассматриваемого явления силой внешнего атмосферного давления. Давление атмосферы, как и давление воды, на размещенные в них тела действуют во всех направлениях равномерно, а посему эти тела фактически не испытывают и не ощущают его. Если бы это было не так, то атмосфера придавила бы своей тяжестью все тела к земле, не дав им возможности двигаться. Однако ни камень, лежащий на дороге, ни крыша дома, ни животное, ни легкая пушинка, ни летящий в небе воздушный шарик не чувствуют на себе никакого давления воздуха. И если тот же шарик, долетев до определенных высот, разрывается, то вовсе не от внешнего давления, а от давления растягивающихся молекулярных связей воздуха внутри него в соответствии с их растяжением в атмосфере на больших высотах.

В опытах с полушариями Герике, и вообще с разреженным воздухом, как, скажем, в не менее известных опытах Торичелли, действуют не сила давления внешней атмосферы на «пустоту», а энергия растянутых как пружина молекулярных связей воздуха. Особенно наглядно это можно видеть во всех ртутных барометрах. Пространство между ртутью и верхним концом стеклянного сосуда содержит вовсе не пустоту («торичеллеву»), а «пружинку» растянутых молекулярных связей воздуха. Именно по этой причине ртуть так легко реагирует на малейшие колебания внешнего атмосферного давления. Именно поэтому ртуть вообще держится в сосуде в соответствующем положении - ее держит там в определенном равновесии сила молекулярного сцепления растянутого, как пружина, воздуха, расположенного в пространстве между ртутью и стенками сосуда.

И последнее. Как из факта постоянства состава воздуха, так и предположения о том, что воздух есть иное агрегатное состояние воды, следует важный вывод, вполне согласующийся с этими двумя обстоятельствами, а именно: атмосфера представляет собой не простую физическую смесь двух газов: кислорода и азота (или группы СН₂). Кислород и азот находятся в воздухе в определенной устойчивой (по крайней мере, в физическом отношении) связи, определяемой молекулярным притяжением этих двух частей. Не возьмусь судить здесь о природе этих связей, но убежден в их существовании, прежде всего, на основании предположения, что воздух есть лишь одна из модификаций воды. Если бы воздух состоял из простой смеси газов, он не обладал бы способностью ни сжиматься, ни растягиваться подобно пружине. Эта «пружина» есть свойство молекулярных связей вещества под названием «воздух», формула которого СН₂О.

И еще одна маленькая деталь. Думаю, многие обращали внимание на то, какие красивые узоры образует зимой на стеклах окон конденсирующая на них влага. Она всегда образует причудливые растительные орнаменты, похожие на папоротники и т.п. Представляется, что это не случайно: кристаллы водяных паров как бы наглядно демонстрируют нам свою органическую природу. То же самое мы видим в формах снежинок.

 

---

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 526; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!