Мы - из Солнечной системы

Приложение АТЛАС ПРИРОДЫ

Исходная таблица. Физические тела выстроены в одну шеренгу. Дан парад, начинается рассуждение. С этой таблицы я и начал работу над «Книгой обо всем» почти сорок лет назад.

Массы физических тел отложены по вертикали. Шкала логарифмическая. Каждая ступень — увеличение на три порядка — тысячекратное.

Видна этажность: явная зависимость типа тел от массы. Нет ни одной галактики с массой звезды, ни одного атома с массой блохи. То же и в пределах этажей: нет темных планет с массой звезды, нет светящихся звезд с массой планеты, нет бактерий размером с насекомое, нет насекомых размером с человека.

Иногда между этажами есть пустые промежутки, не занятые никакими телами. Чаще границы нечетки: пограничные тела проникают в смежные этажи, но неглубоко: на порядок-два, не больше.

Ядерный же этаж и атомный накладываются друг на друга, разница в массах ничтожна. Однако на таблице размеров (но не все таблицы вместились в эту маленькую книгу) между ними был бы пустой промежуток величиной в четыре порядка.

Бросается в глаза разница в высоте этажей. Есть узенькие, как щели, есть высоченные. Это указывает на разнообразие действующих сил.

Так или иначе, этажность — факт! Но надо его еще объяснить.

Сравниваем периодическую физическую с периодической химической. Видим различие, но не упускаем и сходства.

Этажи физических тел аналогичны химическим рядам. Каждый этаж как бы строка таблицы, но в химии — четкое сходство по вертикали, здесь же гораздо больше сходства по горизонтали — в пределах этажа. Все звезды похожи на звезды, отнюдь не на галактики и не на атомы.

Тем не менее сходство есть и вертикальное, и зависит оно от игры сил. На данной таблице добавлен раздел «силы». Во времена Менделеева такого не было и не могло быть, тогда ничего не знали о силах, действующих внутри атома. Атом назывался и считался неделимым.

На каждом этаже есть силы скрепляющие — плюс-силы и силы разрушающие — минус-силы, внешние и внутренние. Этаж начинается, когда плюс-силы превосходят минус-силы. Где-то в середине этажа, а иногда и в самом начале преобладание плюс-силы достигает максимума — «железной» сердцевины (на ядерном этаже оно приходится на ядро железа), затем положительный баланс убывает, прочность уменьшается, следует группа полуустойчивых, легко разрушающихся тел и в заключение — развал: откалывание, раскалывание на две части или же рассыпание.

Так на каждом этаже. Правила эти диктуются логикой: этаж не сложится, если плюс-силы не победят; этаж не кончится, если не возьмут верх минус-силы. В результате на каждом этаже есть группы растущих тел, максимально прочных, слабеющих, полуустойчивых и разваливающихся.

Однако кривые роста и ослабления на разных этажах различные. Форма их изображена в последнем столбце схематически. Подробные же графики будут даны в последующих таблицах.

Крайние группы — растущие и слабеющие — на всех этажах являются источником энергии. У растущих энергия выделяется при укрупнении, у слабеющих — при развале. Будь этаж изолирован, в конце концов вся энергия стекалась бы в сердцевину. Но изолированности в природе нет. Энергия и утекает в смежные этажи, и притекает оттуда.

Анализ устойчивости на примере планет Солнечной системы, открытых и неоткрытых.

По вертикали отложены расстояния от Солнца, по горизонтали — скорости.

Здесь в качестве плюс-силы, удерживающей планету, выступает тяготение. Сила эта убывает пропорционально квадрату расстояния от Солнца.

Минус-сила — инерция собственного движения на орбите. Кроме того, как другая минус-сила действует и само тяготение, оно же стремится обрушить планету на Солнце.

Условие устойчивости: скорость на орбите должна быть меньше скорости убегания (для Земли — 42 км/с) и больше скорости падения на Солнце (для Земли — 2,8 км/с). Диапазон для нашей планеты достаточно широкий: скорость ее надежно укладывается в середку — она близка к 30 км/с.

Но для других планет условия устойчивости гораздо жестче. Чем дальше от Солнца, тем труднее остаться в системе. Это очень существенно для гипотетических трансплутонов и для комет.

Однако сказанное относится только к постоянным спутникам Солнца. Случайные, временные, забредшие из космических далей тела могут оказаться на любом расстоянии, если только не действует добавочная причина, намек на которую всплывает на следующей таблице.

Обозревается борьба сил на двух этажах — звездном и галактическом.

По горизонтали отложена масса, по вертикали — скорость убегания, она же характеристика энергии связи, она же скорость, при которой происходит распад планеты: для Земли знаменитые 11,2 км/с.

Шкала логарифмическая. Наклонные линии — линии равной плотности. С первого взгляда видно, что у небесных тел — планет и звезд — плотность примерно одинаковая. Примерно одинаковая, но другая плотность у звездных систем — скоплений и галактик.

На графике сила тяготения действует сверху вниз, она стремится уплотнить тела. Уплотнению планет и звезд сопротивляются оболочки атомов. Только когда они разрушены, образуются сверхплотные белые карлики и сверхсверхсверхплотные пульсары.

Тяготение стремится уплотнить и галактики. Но что же сопротивляется? И что разрушается, когда образуются квазары или «ядрышки» в самом центре ядер галактик?

Черная линия под графиком — уровень черных дыр. Как видно, наша метагалактика достаточно близка к ней.

Прямое продолжение предыдущей таблицы «Масса — гравитация». К галактическому и звездному этажам здесь добавлены слева этажи микромира — молекулярный, атомный и др. По вертикали отложена энергия связи; для сравнения космических объектов с микромиром она приведена к единому измерителю — скорости. По горизонтали отложены массы, но масштаб здесь не выдерживается, иначе ямы превратились бы в неразборчивые щели, а яма атомная вообще почти совпала бы с ядерной. Разница была бы в тысячные доли. Ведь атом — это ядро плюс электроны, а электроны в тысячи раз легче ядра. Находясь на краю ямы, тело обладает запасом потенциальной энергии, свалившись — отдает ее. Чем глубже яма, тем больше отдается.

Обратите внимание на форму ям. Звездная — похожа на галактическую, ядерная — на молекулярную. Не говорит ли это о сходстве плюс-сил, действующих здесь? В звездном-то мире и в галактическом плюс-силы наверняка одинаковые — гравитация. А что сходного в ядрах и молекулах?

Самая глубокая из ям — фотонная. При падении частиц в нее отдается вся энергия вещества — 100% — в сто или в сотни раз больше, чем в ядерных реакциях. На таблице она названа не ямой, а трубой, поскольку на дне ее ничего не задерживается. Этакая вытяжная труба для любых запасов энергии, для угля любого цвета, черного, белого, голубого...

Иллюстрируются рассуждения, приводящие к гипотетическим моделям фотона и электрона.

1. Дан электрон. Он заряжен отрицательно. Он распространяет вокруг себя зону электрического напряжения. Не спрашиваем, что такое поле. Это нечто, расплывающееся со скоростью света.

2. Даны два электрона. Зоны их напряжения накладываются друг на друга. Между ними образуется некий горб напряжения, который тоже стремится растечься и увлекает за собой электроны — расталкивает их.

3. Электрон движется. Перед ним образуется зона возрастающего напряжения, позади оно спадает. Естественно, от повышенного к недостаточному идет силовой поток. Идет по изобарам, они же силовые линии. Именно так по изобарам дует ветер в циклонах и антициклонах.

Итак, круговое движение вокруг движущегося электрона. Но это же объяснение магнетизма постоянного тока!

4. Электрон качается. На месте гребня напряжения впадина, и наоборот. Но каждый гребень как бы микроэлектрончик. Оторвавшись от родителей, он бежит вперед... со скоростью света. Так переменный ток рождает электромагнитные волны.

5. Одинарное, но очень сильное колебание электрона, например удар при столкновении. В пространство унесся один-единственный гребень. В передней части его повышенное напряжение, позади — пониженное. Впереди микроэлектрончик, за ним микропозитрончик. Они движутся подобно пловцу, отгребающему воду от головы к ногам. Эта парочка и есть фотон. Сам он летит со скоростью света, а волна напряжения, уходящая в тыл, естественно, движется быстрее на 57%.

6. Если масса фотона очень велика — больше двух электронных (естественно, не электрон рождает такую «громадину»), встретив препятствие, атом например, она может расколоться на две частицы: из гребня образуется электрон, из впадины — позитрон. Лишняя масса сбрасывается, возникают еще фотоны помельче.

7. Почему же электрон так разборчив, строго соблюдает определенную массу покоя? Возможно, тут играет роль правило де Бройля, предложенное для атомных орбит. Орбита устойчива, если в ней укладывается целое число волн. Электрон — колечко, где волна сама себе попадает в резонанс.

8. Вакуум. Нечто очень твердое, очень упругое, очень растяжимое, этакий пружинный матрац.

Таблицы в этой книге составлялись так, чтобы по ним можно было бы проследить логику рассуждения.

На таблице 1, открывающей книгу, парад физических тел. Сразу бросается в глаза этажность, и возникает вопрос: чем она объясняется?

На таблице 2 показаны причины этажности: перечислены плюс-силы и минус-силы, нарастание и падение прочности на каждом этаже. Надо их изобразить.

На таблице 3 на примере Солнечной системы изображена зона устойчивости, возникающая в борьбе сил, строящих и разрушающих.

На таблице 4 видна борьба сил и полосы устойчивости на двух этажах — звездном и галактическом, на тех, где гравитация играет важную роль.

На таблице 5 к предыдущей присоединены этажи, где гравитация существенной роли не играет. Оказывается, все устойчивые тела располагаются в энергетических ямах, на самом дне или на склонах.

Здесь же, на таблице 7, к ямам добавлены высоты — зеркальное отражение ям. Но описание этой таблицы дано в тексте. А в конце текста возникает новый вопрос — проблема управления временем. И свойства времени будут показаны на очередной таблице 8.

Свойства времени описаны в тексте. На таблице даны числовые данные, позволяющие сравнивать и оценивать различные характеристики. В первом столбце — сроки существования. Здесь неожиданностей не оказалось: крупное существует дольше. Исключение: атомные частицы и атомы — они долговечнее галактик. Можем только радоваться: мы живем в мире, построенном из надежного материала.

Тела состоят из элементарных частей — «этажных кирпичей», процессы — из элементарных движений, действий, изменений — событий. Длительность одного события (темп) показана в средней графе (частота обратно пропорциональна темпу). Длины событий различны у разных тел и у разных животных. Если у человека принять за событие шаг, на нашу долю придется миллиарда два событий в жизни. Если у мухи считать единичным событием взмах крыла, окажется, что и в ее мушиной жизни около миллиарда событий. Сумма событий в сроке показана в правой графе. Видно, что рекордсмены по сумме событий опять-таки в микромире — атомы и частицы; звезды превосходят людей на один-два порядка, галактики же неожиданно оказались совершенными младенцами. Удивительно, но объяснимо. Мы живем на осколке, летящем кувырком после Большого взрыва. И если тот взрыв был первоначалом разлета (в чем нет уверенности, возможно, мы живем в очередном колебании расширения-сжатия), значит, вся история человечества — миг в первом вздохе Вселенной.

Чувствуется относительность времени во всех этих расчетах. И относительность эта подтверждает мысль о возможности менять ход времени, замедляя или же увеличивая темп.

Таблица основана на аналогии между звуком, светом и веществом. Звук — колебания воздуха, свет — колебания вакуума (он же эфир). Выше предположено, что частицы — вращательные движения того же вакуума, вращение же — вариант колебания. Поскольку все вещества состоят из атомов, а атомы — из частиц, аналогия имеет основания.

В принципе по аналогии со звуком и светом можно представить себе не только изготовление точных копий, подобно копии звуков в телефоне, но и размножение копий, как в радио, запись строения с последующим изготовлением копий (пластинки, ленты, кино) и даже изготовление несуществующего по искусственной записи — некое подобие мультипликации. Во всех случаях идет изготовление из так называемой пустоты, т.е. из вакуума, физических тел и даже живых существ, человека в том числе.

Последнее частенько используется в фантастике.

Аналогия телефона — передача вещей и людей на любое расстояние, хотя бы со звезды на звезду, была бы очень полезна в космосе, избавляя астронавтов от многолетнего странствия.

Аналогия радио умножение людей — едва ли полезна. Солдат штамповать по образцу? Стоит ли?

Очень привлекательна аналогия звукозаписи. Записанный человек застрахован от аварии. Образец погиб, копия восстановлена, живет... и т.д.

Перспективы заманчивы, но трудности неимоверны, энергетические и информационные.

Единственное утешение: природа преодолевает их. Когда вырастает килограмм кристаллов, расставляются 1026 атомов.

И в нашем теле, в моем например, когда я прибавляю в весе килограмм, расставляются другие 1026 атомов. Конечно, молекулы монтируются в триллионах клеток одновременно, но все же успевают смонтироваться.

Обращает внимание ветвистость и многоствольность этого генеалогического дерева. Заметно, что многие ветви, в том числе самые прочные и кустистые, кончаются тупиком, тогда как из тощих боковых отростков возникают могучие стволы, развивающиеся параллельно и рождающие более сложные формы.

Так, двуполость была «изобретена» независимо животными и растениями, головной мозг и сложно устроенный глаз сложились и у моллюсков, и у позвоночных. Ноги насекомые унаследовали от своих подводных предков; у потомков рыб они образовались из плавников, а у ящеров и китов — плавники из ног. Крылья появились в разное время и независимо: у насекомых — в палеозое, у птеродактилей и птиц — в мезозое, у летучих мышей — в неолене. У насекомых, кроме бабочек, крылья работают на принципе пропеллера, у бабочек, птиц и летучих мышей — машущие. Возможно, у птиц и млекопитающих независимо сложилось теплокровие.

Поскольку изначальные звенья были, как правило, несовершенны, их быстро вытеснили лучше приспособленные потомки. Зачинатели вымерли, поэтому связи между линиями развития спорны, возможно, придется их исправлять.

Описание неживой природы мы начали с обзорной таблицы «Лестница масс». На ней отчетливо проявились этажи. Объяснение существования этажей дано на табл. 2, где проставлены плюс-силы и минус-силы, от которых зависит и сам этаж, и его границы.

Здесь мы тоже начали с обзорной схемы «Дерево жизни» (10). Этажность на ней не видна, видна ветвистость. Этажность же выявляется на данной схеме, где обозначены плюс-факторы — достижения живой природы.

Минус-факторы, ограничивающие, на всех этажах одинаковые: неблагоприятные природные условия, хищники и паразиты, болезни, несовершенство организма и ограниченность пищи.

Достижениями считаем новые функции организма — новое умение и новые органы.

На таблице множество незаполненных клеток. Дело в том, что не на каждом этаже, не в каждом отряде, классе, типе менялись все органы. Многое унаследовано с древнейших времен, например биохимия: нуклеиновые кислоты для памяти и управления, белки для действия, АТФ для запаса энергии. Нервы для связи появились у кишечнополостных, и у нас они осуществляют связь. Чаще, хотя и не повсеместно, сначала появлялась нужда, потом умение, а потом уже специальный орган для новой функции. Например, при переселении из воды на сушу возникла необходимость дышать кислородом воздуха, а орган для дыхания — легкие — сложился позже, заменив жабры. Ноги же для хождения по суше предки насекомых получили в наследство в готовом виде от ракообразных, шагавших по дну, в отличие от двоякодышащих рыб, которым пришлось выращивать ноги заново из плавников. Таблица обзорная, ее можно бесконечно дополнять, уточнять и исправлять, но дополнения эти затемнили бы общую картину. Ведь совершенствование шло параллельно в воде и на суше, у моллюсков, у рыб, у насекомых и позвоночных, даже у животных и растений. Нередко достижениям высших предшествовали «пробы пера» у низших. Живорождение — важное преимущество млекопитающих, но существуют и живородящие рыбки, и живородящие пауки. Однако ни для рыб, ни для пауков оно не оказалось важным преимуществом. В сущности, даже и почкование, даже и деление амеб можно считать живорождением, но древняя эта форма была вытеснена более экономной кладкой яичек, и только млекопитающие, самые совершенные, самые умелые из животных, сумели заново изобрести это «давно забытое старое», у них вынашивание и живорождение оказалось существенным достижением.

Итак, предварительные пробы на таблице не обозначены. Для ясности пришлось пожертвовать полнотой.

Как и повсюду в этой книге.

В отличие от химических элементов в мире физических тел оказалось гораздо больше сходства в пределах этажа — по горизонтали. Пожалуй, и в биологическом мире сходства больше по горизонтали — в пределах этажа, типа, класса, отряда. Однако есть и вертикальное сходство; ему посвящена данная таблица.

Зародившись, как правило, где-то на периферии жизни — на морском дне, у самого берега или же на деревьях, новый тип, класс, отряд, используя свое, добытое на окраине преимущество, распространяется в другие среды — в океан, на сушу, в воздух — и, приспосабливаясь к новой среде обитания, приобретает форму тела, пригодную для этой среды, найденную ранее вытесненными предшественниками: растениями для неподвижной жизни, червеобразную для ползания, крылатую для летающих, шести-, четырех-, двуногую для бега и ходьбы.

Сравните мысленно ползающих: червя, змею, безногую ящерицу...; плавающих: дельфина, ихтиозавра, крокодила, осетра...; летающих: летучую мышь, птицу, птеродактиля, летучую рыбу...; неподвижных: морскую лилию и лилию, морской желудь и желудь, мшанку и мох, погонофор и водоросли...

Обращает внимание также извилистый путь эволюции, приведший от простейших к человеку: с поверхности воды на дно, со дна в толщу воды, из воды на сушу, с земли на ветки деревьев и снова С деревьев на сушу — путь, который оставил столько следов в нашем теле: соленую морскую воду в крови, от рыб внутренний скелет, от земноводных четыре конечности, теплую кровь не от птиц ли, от зверей волосы и молочные железы, от обезьян руки и лицо.

И отметим еще, что путь этот вел все время по трудной среде, трудности требовали совершенствования; трудно было из моря выползать на сушу, трудно было прыгать по веткам и трудно было прыгунам слезть с деревьев и соревноваться с умелыми быстроногими.

Содержание ее достаточно подробно описано в тексте; повторяться нет необходимости.

Это этажная таблица для психики. Сравним с физическими этажами.

Этажность налицо — пять уровней.

Налицо и структурность — системы высших уровней состоят из систем нижних уровней: мозг — из нервных клеток, спинной мозг — из нервных узлов.

Но у физических тел не было последовательного нарастания качественной сложности. Там тела верхних этажей крупнее, но не сложнее нижних. В психике сложность все возрастает в связи с тем, что ставятся все более сложные задачи. И в результате в отличие от физических этажей здесь явно имеется «дно» — наинижайший уровень, где задачи нулевые, т.е. нет никаких задач — процессы бесцельные. Имею в виду рост и построение кристаллов.

Зато вверх — выше психики человека — может быть сколько угодно усложнения и усовершенствования. Да оно и проявляется в коллективной психике, в социальных процессах.

Устойчивость системы, поскольку она несамостоятельна, является частью организма, определяется устойчивостью организма, его жизнеспособностью, а также и полезностью самой системы для организма.

Плюс-факторы — это достоинства органов исполнения.

Есть и минус-факторы — несовершенства {столбец «недостатки»), ведущие к появлению очередной новой системы.

Таблица итоговая. Позволяет окинуть одним взором все, что сказано на страницах раздела «Наука».

Этажи образуют производственные этапы, такие же, как в разделе «Общество»: земледелие, ремесло и прочие, которые наука должна обеспечивать знаниями. В следующих столбцах показаны области, откуда берутся эти знания: заморские страны, заокеанские страны, молекулы, атомы и т.д., показаны орудия для добычи знаний — транспорт и инструменты, а также перечислены ведущие науки для каждой эпохи и методы обработки добытых знаний. И видна взаимосвязь между задачами производства, областями добычи знаний, средствами добычи и методами обработки. Все логично: для торговли ремесленными изделиями нужно мореплавание, для мореплавания — география, механика и оптика; в результате создается теоретическая механика, изобретается телескоп — вариант подзорной трубы, нужный и для кораблевождения по звездам, и заодно позволяющий изучать звезды, развивается математика, и во главу науки ставится Опыт, без которого не наладить ни сложное, ни массовое, ни выгодное для рынка производство товаров.

На данной таблице рассматриваются этажи только по вертикали. Внутриэтажным, горизонтальным изменениям посвящена отдельная таблица 15, названная «Использование природы и решетка наук».

Во всех частях книги давались таблицы, показывающие изменения свойств и по вертикали — межэтажные, и по горизонтали — в пределах одного этажа. Данная таблица об изменении наук по горизонтали.

Во всех разделах книги на горизонтали виден был рост, замедление роста при приближении к максимуму, исчерпание и упадок. Так было в мире неживых тел и живых, так было и в производстве на каждом этаже.

К сожалению, из-за обилия и разнообразия объектов нельзя было показать в точности процент использования ресурсов природы. Но на таблице видно, что в наше время ближе всего к исчерпанию использование животного мира и рек. От диких животных мяса мы практически не получаем, пушных зверей все больше разводим в питомниках. Что касается рек, многие из них вообще не доходят до устья, целиком выливают свои воды в оросительные системы.

Как в производстве, так и в науке периоды роста, всеобщего распространения и исчерпания (насыщения, сатурации) требуют разного подхода, технического и научного, разных наук в сущности: для первоначального роста — описательных, для широкого распространения — теоретических, а для позднего периода — кибернетических — с инженерным расчетом, перепроектированием и управлением природой.

Само собой разумеется, сначала люди подбирают самое доступное — легкое и близкое. Когда близкое исчерпано, переходят к более глубокому или более далекому, но и там начинают с легкого.

За что следует браться сегодня: за легкое далекое или трудоемкое близкое? Это решает экономика в каждом отдельном случае. Но при всех обстоятельствах наука должна подготовить очередной прорыв на следующий этаж.

Нужды и пожелания, само собой разумеется, идут впереди практики. Так что наука не обгоняет, а догоняет мечту.

По этой таблице можно рассказывать обо всей книге. В неживой природе, в живой, в психике, обществе и науке — повсюду факты расставлены последовательно по каким-либо осям, и всюду видны этажи — некие волны, которые начинаются с появления новых сил, новых органов, новых систем, новых орудий, чего-то значительного, нового.

В столбцах под общим заголовком «горизонталь» показано изменение свойств внутри этажа. На каждом идет борьба плюс-факторов с разрушительными минус-факторами, внутренними или внешними. Когда минус побеждает, этажу конец. Все это неоднократно описывалось в каждом разделе книги.

Но при любом сопоставлении проступает и новая закономерность. Бросается в глаза она и здесь — на заключающей книгу итоговой таблице в разделе «графики прочности и обилия». Оказывается, это родственные свойства — прочное обильно.

Бросается в глаза и графическое сходство кривых. Все они начинаются с крутого подъема. Новый плюс-фактор, ворвавшись в мир, стремительно завоевывает поле действия — физическое, биологическое, социальное — любое. Завоевывает, пока не исчерпывает поле или же свои силы. Тогда рост замедляется, устанавливается равновесие, нередко длительное, за ним следует склон — ослабление или же старение, впрочем, старение и есть постепенное ослабление. А затем, иногда и внезапно, следует стремительное разрушение из-за появления нового минус-фактора или же нового, более могучего плюс-фактора. Факторы разные, объекты разные, а графики-то сходные.

Любопытна закономерность и самого последнего столбца: противоречия, приводящие к развитию. Оказывается, что повсюду важнейшее противоречие природы — между бесконечной материей и ограниченностью данного явления. Острое противоречие любого вида, в том числе и человечества, — бесконечный рост на нерастущей планете. Противоречие психики и науки — освоение бесконечной природы ограниченным мозгом конечного множества ученых. И даже у неживой природы — столкновение конечного с бесконечным. Конечная группа тел стремится к равновесию — к росту энтропии, к покою, а бесконечная во всех направлениях природа покоя не дает, вносит сумятицу, вечное движение.