Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - Фрэнсис Крик

Еще один возможный способ — это превратить расстояния во время. Представьте, что вы находитесь на космическом корабле, который двигается быстрее любого современного космического корабля. В силу различных причин, которые позднее станут очевидными, будем считать, что его скорость равняется одной сотой скорости света, то есть примерно 1800 миль в секунду. С этой скоростью вы можете добраться из Нью-Йорка до Европы примерно за три секунды («Конкорд» летит приблизительно три часа), поэтому по обычным меркам мы несомненно путешествуем очень быстро. Мы достигли бы Луны за три минуты, а Солнца за пятнадцать часов. Пересечение всей Солнечной системы из конца в конец (будем считать довольно произвольно, что это расстояние равно диаметру орбиты Нептуна) заняло бы у нас почти три с половиной недели. Основной момент, который следует уяснить, заключается в том, что это путешествие не похоже на очень длительную поездку в поезде, оно длится несколько дольше, чем путешествие от Москвы до Владивостока и обратно. Подобное путешествие, вероятно, оказалось бы довольно однообразным, даже если бы за окном постоянно менялся пейзаж. Во время пересечения Солнечной системы непосредственно за иллюминатором космического корабля не будет вообще ничего. Очень Медленно, день за днем размер и положение Солнца будут меняться. Поскольку мы удалились бы довольно далеко от него, то его видимый диаметр уменьшался бы, пока вблизи орбиты Нептуна оно не стало бы выглядеть «чуть больше булавочной головки», именно это я уже говорил ранее, предположив, что его видимый размер, наблюдаемый с Земли, соответствует приблизительно размеру серебряного доллара. Несмотря на такое быстрое передвижение (с этой скоростью мы могли бы передвигаться на поверхности Земли из одной точки в другую менее чем за семь секунд), не забывайте, что это путешествие окажется крайне утомительным. Основное впечатление от него — это почти полная пустота пространства. С этого расстояния планета будет казаться немногим больше случайного пятнышка в этой бескрайней пустыне.

Это ощущение огромной трехмерной пустоты достаточно скверное, пока в центре нашего внимания находится Солнечная система. (Почти все масштабные модели Солнечной системы, которые мы видим в музеях, в значительной степени вводят в заблуждение. Солнце и планеты почти всегда изображают на большом расстоянии слишком крупными по сравнению с расстояниями между ними.) Безбрежность пространства действительно нас поражает, как раз когда мы пытаемся продвинуться дальше. Чтобы достигнуть ближайшей звезды (на самом деле группы из трех звезд, находящихся довольно близко к друг другу), нашему космическому кораблю потребовалось бы 430 лет, и шансы, что мы преодолеем путь туда, весьма незначительны. Путешествие с такой высокой скоростью заняло бы у нас целую жизнь длиною в сотню лет, и все же мы преодолели бы только четвертую часть пути туда. Мы бы постоянно перемещались от пустоты к пустоте, не встречая ничего, кроме нескольких молекул газа и случайного маленького пятнышка пыли, показывающих, что мы все же двигаемся. Очень, очень медленно слегка менялось бы положение немногих ближайших звезд, тогда как само Солнце постепенно незаметно исчезало бы, до тех пор пока оно не стало бы просто еще одной звездой в блестящей панораме звезд, видимых со всех сторон космического корабля. Это путешествие к ближайшей звезде, каким бы длинным оно не представлялось, по астрономическим меркам очень короткое. Потребовалось бы не менее десяти миллионов лет, чтобы пересечь нашу галактику из конца в конец. Подобные расстояния находятся вне нашего понимания, если конечно мы не начнем мыслить самым абстрактным образом. И все же в космическом масштабе расстояние через галактику едва ли является каким-либо расстоянием вообще. Предположительно, расстояние до Андромеды, ближайшей крупной галактики, примерно в двадцать раз больше, но чтобы достичь границ пространства, видимых нами в гигантские телескопы, нам следовало бы путешествовать на расстояние более чем в тысячу раз дальше. Примечательным для меня явилось то, что это удивительное открытие, безбрежность и пустота пространства, не привлекало художественное воображение поэтов и религиозных мыслителей. Люди довольствуются размышлениями о беспредельных возможностях Бога (в лучшем случае сомнительное занятие) и совершенно не желают творчески осознать величину этой необыкновенной Вселенной, в которой они оказались, хотя и не в силу своих достоинств. Возможно, кто-то наивно подумал, что и поэтов, и священников до такой степени изумили эти научные открытия, что они принялись с неистовой энергией за работу с тем, чтобы попытаться воплотить их в основах нашей культуры. Сочинитель псалмов, сказавший: «Когда взираю я на небеса Твои, — дело твоих перстов, на Луну и звезды, которые Ты поставил, то что есть человек, что Ты помнишь его?. .. », по крайней мере, попытался до известной степени в пределах своих убеждений выразить свое восхищение Вселенной, видимой невооруженным глазом, и малости человека по сравнению с ней. И все же его Вселенная была очень маленькой, почти уютной, по сравнению с той, что открыла нам современная наука. Как будто почти явная незначительность Земли и тонкая пленка ее биосферы полностью парализовали воображение, как будто слишком ужасно размышлять о ней и поэтому лучше ее проигнорировать.

Я не буду здесь описывать, как рассчитывают эти очень большие расстояния. Расстояние между основными объектами Солнечной системы теперь можно очень точно рассчитать на основе теории механики Солнечной системы и дальности действия РЛС, расстояния между ближайшими звездами, — ориентируясь на их относительное положение, слегка меняющееся, если его наблюдать в разное время с Земли при ее годовом вращении по орбите вокруг Солнца. Относительно других расстояний все доказательства носят более специальный характер и менее точны. Но то, что эти расстояния примерно того порядка, какой рассчитали астрономы, не вызывает ни малейшего сомнения.

До сих пор мы рассматривали очень большие величины. К счастью, когда мы обратимся к очень малым расстояниям и периодам времени, дела обстоят не так плохо. Нам необходимо знать размер атомов (размер и содержимое маленьких ядер внутри каждого атома интересует нас меньше) по сравнению с повседневными вещами. Его мы можем узнать, сделав два относительно небольших шага. Начнем с миллиметра. Это расстояние (примерно одна двадцать пятая дюйма) мы можем легко различить невооруженным глазом. Одна тысячная его доля называется микроном. Клетка бактерии — длиной примерно два микрона. Длина волны видимого света (которая ограничивает то, что мы можем видеть в мощный оптический микроскоп) — примерно полмикрона.

Теперь мы переходим к следующей тысячной доле, составляющей единицу длины, известную как нанометр. Обычно расстояние между двумя соседними атомами, тесно связанными между собой в органическом соединении, находится в пределах от одной десятой до одной пятнадцатой нанометра. При самых благоприятных условиях мы можем увидеть расстояния величиной с нанометр или немного меньше в электронный микроскоп при условии, что препарат для исследования подготовлен надлежащим образом. Более того, можно показать изображения целого ряда природных объектов в любом масштабе, начиная с небольшой группы атомов и кончая блохой, так что, получив некоторый опыт, мы можем ощутить, как один масштаб переходит в другой. В противоположность пустоте пространства, живой мир перенаселен на всех уровнях. Легкость, с которой мы можем переходить от одного масштаба к другому, не должна скрыть от нас тот факт, что количество объектов в единице объема может быть необычайно большим. Например, капля воды содержит более тысячи миллиардов миллиардов молекул воды.

Период времени, который нас интересует, редко оказывается меньше пикосекунды, то есть одной миллионной миллионной доли секунды, хотя в ядерных реакциях и исследованиях внутриатомных частиц встречаются намного меньшие периоды времени. Этот незначительный интервал — как раз тот масштаб времени, в котором колеблются молекулы, но если взглянуть на него с другой точки зрения, он не кажется необычным. Рассмотрим скорость звука. В воздухе она относительно низкая, немного больше, чем скорость большинства реактивных самолетов, и составляет примерно тысячу футов в секунду. При вспышке молнии на расстоянии одной мили потребуется полных пять секунд, чтобы до нас донесся ее звук. Эта скорость в данном случае приблизительно равняется средней скорости молекул газа в воздухе, в промежутках между их столкновениями друг с другом. Скорость звука в большинстве твердых веществ обычно немного больше.

Теперь зададим вопрос, сколько времени потребуется звуковой волне, чтобы пройти над маленькой молекулой? Простой расчет показывает, что это время должно быть в пределах пикосекунды. Это как раз тот результат, которого скорее всего следовало ожидать, так как он означает примерно тот масштаб времени, в котором атомы молекулы колеблются относительно друг друга. В данном случае существенно следующее: дело в том, что он составляет, грубо говоря, частоту повторения импульсов, лежащую в основе химических реакций. Фермент, органический катализатор, может вызывать реакцию тысячу и более раз в секунду. Хотя эта скорость может показаться нам быстрой, но на самом деле она довольно медленная в масштабе времени колебания атомов.