«И вообще, как можно, сидючи на Земле, на ничтожном по масштабам космоса клочке материи, расписываться за всю Вселенную? Не слишком ли много берут на себя физики и химики?»
Конечно, эти и подобные им вопросы возникли не только сейчас, на страницах этой книги. Проблема универсальности наиболее общих законов естествознания (будем, впрочем, пока говорить только о физике и химии) давно занимает умы и тех, кто только приобщается к науке, и ее маститых патронов.
Особенно настороженно относятся к своим константам физики. Среди основных, так называемых фундаментальных, физических констант, пожалуй, не осталось ни одной, которой в той или иной форме не высказывалось бы недоверие. Подозревались: постоянная Планка, гравитационная постоянная, заряд электрона, скорость света. Разумеется, от этих констант не требовалось представить доказательства того, что они в других областях Вселенной сохраняют свое постоянство: все равно физики не смогли бы проверить степень правдивости этих показаний. Но вот получить ответ на вопрос, не изменяются ли константы со временем, было действительно интересно и важно, а главное, можно это постоянство или непостоянство констант во времени проверить. Если бы оказалось, что константы непостоянны, это поставило бы под немалое сомнение космическую универсальность законов естествознания, установленных на Земле и для Земли. (Словосочетание «непостоянная константа» не очень благозвучно: но говорим же мы «слабая сила», «твердый газ» и, наконец, «синяя краска», греша при этом, быть может, против буквы, но не духа русского языка). Опасаясь, что их скепсис подтвердится, физики неоднократно ставили под подозрение постоянство физических констант. Но пока они, физические константы, более чем успешно отбивали возводимые на них физиками «наветы». Не будем приводить всю цепочку доказательств, к которым прибегали физики, чтобы подтвердить или опровергнуть неизменность постоянной Планка, гравитационной постоянной и других фундаментальных констант, — это слишком бы увело нас в сторону от темы книги[7]. Остановимся лишь на проблеме неизменности заряда электрона.
Предположим, что когда-то, в далекие геологические эпохи, заряд электрона, а следовательно, и противоположный ему по знаку, но равный по абсолютной величине заряд протона был меньше, чем сейчас. Степень устойчивости атомного ядра, как мы помним, определяется той энергией, с какой отталкиваются друг от друга протоны. Естественно, чем сильнее отталкивание, тем менее стабилен изотоп, или, говоря точнее, тем меньше его период полураспада. Если бы предположение о меньшем заряде электрона было верным, то тогда в прошлом нашей планеты соотношение между различными изотопами одного и того же элемента было бы иным. Но отношение, например, хлора-35 к хлору-37 или серы-32 к сере-34 и в образцах пород, возраст которых приближается к возрасту Земли, и в более юных породах, которым от силы миллиард лет, одно и то же. Есть все основания считать, что заряд электрона, по крайней мере, за 4–4,5 миллиарда лет не увеличивался.
Если этого доказательства окажется недостаточно, то можно обратиться к другим свидетелям отдаленного прошлого нашей планеты — долгоживущим радиоактивным изотопам. Вот, к примеру, один из естественных радиоизотопов середины периодической системы — рений-187. Выбрасывая электрон, этот изотоп с периодом полураспада 40 миллиардов лет превращается в осмий-187. Если бы 3–4 миллиарда лет назад электрон имел меньший заряд, ему, естественно, легче было бы покидать ядро рения-187. Следовательно, период полураспада этого изотопа должен был быть меньше современного. Даже незначительное понижение заряда электрона должно вести к существенному увеличению скорости бета-распада. Так, если бы заряд электрона 3 миллиарда лет назад был на 0,05 % ниже, то это привело бы к уменьшению периода полураспада рения-187 в 200 раз, то есть этот изотоп рения распадался бы наполовину уже за 200 миллионов лет, а это уже значительно меньше времени существования нашей планеты, и до наших дней дожили бы жалкие остатки рения-187. А между тем этот изотоп здравствует сейчас на Земле.
Точно так же не дотянули бы до современной геологической эпохи многие другие радиоактивные изотопы. Не осталось бы на Земле урана и тория, и тогда… очень скучной была бы физика. Да и химия, лишенная тяжелых радиоактивных элементов, тоже потеряла бы во многом свою привлекательность.
Да, похоже, что кирпичи — элементарные частицы, из которых состоят атомы, всегда и всюду были неизменны по своим свойствам. А раз так, то и химические свойства элементов были всегда и всюду одинаковы. Ясно, впрочем, что, говоря о химических свойствах, прежде всего подразумевают способность к химическому взаимодействию. При взаимодействии атом либо отдает свои электроны с внешней орбиты, либо, напротив, принимает электроны от атома взаимодействующего с ним элемента. Но хочется подчеркнуть, что химические свойства элемента определяются тем, с какой легкостью его атом отдает либо принимает электроны. Замените не очень в данном случае выразительное слово «легкость» на гораздо более категоричное «энергия», и вы получите весьма строгое определение термина «химическое взаимодействие». Да, здесь, как и во всех иных процессах, протекающих в природе, все определяет энергия.
Итак, энергия расположенных на внешней орбите электронов фтора определяет свойства этого элемента. А энергия эта зависит от заряда и, конечно, от массы электрона. Стоит ли теперь обосновывать, что и на Марсе, и на самой далекой из туманностей фтор будет только фтором и ничем другим.
Ну, а коль скоро элементы по своим свойствам ничем не отличаются от наших, земных, то и химические соединения, образованные из этих элементов, будут такими же, как и земные. На бесконечно далекой галактике фтор будет столь же активно взаимодействовать с натрием, как и в химической лаборатории на Земле; а неон и на Альфа-Центавра будет химическим ленивцем. И кислород будет окислять. И водород восстанавливать. И при взаимодействии кислоты и щелочи тепло будет выделяться, а при растворении хлористого кальция в воде — поглощаться.
Вот почему, очутившись на незнакомой планете, не стремитесь произвести впечатление на тамошнюю Аэлиту своей химической эрудицией. Все, что вы ей скажете, она уже выучила в средней школе, причем, может статься, успевала по химии лучше вас.
Выстроив всю эту систему аргументов, среди которых ссылка на успеваемость Аэлиты, несомненно, является одной из самых убедительных, автор может считать свой долг по отношению к химическим свойствам Вселенной выполненным. Но тут снова, в который раз, вмешается наш старый знакомый читатель-скептик:
«Все, что вы сказали, конечно, довольно весомо. Но ведь аргументировать можно все, что угодно. Говорят, с помощью выкладок математики доказывают, причем строго, что полное равно пустому. А вы не рассуждениями, а экспериментом докажите! Экспериментом!»
Что ж, будем доказывать экспериментом.
Никаких неожиданностей
Пласты юмористических тем, в общем, никогда не были особенно рудоносными. Даже если кому-то из старателей-юмористов особенно везло, то собратья по юмористическому цеху наваливались на богатую породу с таким усердием, что она очень скоро приходила в полное оскудение. Тем не менее в этих пластах проложено несколько штолен, которые, несмотря на интенсивную разработку, рудоносят весьма продолжительный срок. К числу таких штолен относятся прогнозы погоды («Дорогой, не забудь захватить зонтик: по радио сказали, что осадков не будет») и нерадивые школьники («Папа, ты умеешь расписываться с закрытыми глазами?..»). За последние годы в этом пласте заложена еще одна богатейшая шахта — научные прогнозы.
Я не склонен иронизировать над теми отважными учеными, которые берутся предсказывать развитие какой-то отрасли науки и техники. Прогнозировать науку и впрямь нелегко. Ведь, рассуждая о том, какой будет наука завтра или послезавтра, можно исходить только из того, что этой науке известно сегодня. Много ли стоили прогнозы относительно перспектив развития средств связи до того, как были открыты радиоволны? Сколь информативными были предсказания предполагаемых энергетических ресурсов человечества до того, как выяснили принципиальную возможность высвобождения атомной энергии?
Вот почему не стоит преувеличенно удивляться мнимой близорукости многих ученых, которые относили эру выхода человека в космос в лучшем случае на первую половину XXI века, а возможность исследования химического состава поверхности нашего космического спутника Луны и вовсе на конец будущего века.
…Одним довольно пасмурным и дождливым воскресеньем 1971 года мне пришлось выстоять целый день в очереди, и я никак не могу считать этот день потерянным. Очередь стремилась в павильон ВДНХ «Космос». В эти дни здесь демонстрировался образец лунной породы, доставленной на Землю советским космическим аппаратом «Луна-16».
