Вот отец неравновесной термодинамики Илья Пригожин отмечал, что у систем биологических, в отличие от физических, есть прошлое. Что молекулы, входящие в них, были отобраны прошлыми эволюционными процессами для участия в автокаталитических, усиливающих самих себя реакциях. Но и тут никакого запрета на применение кремния не существует. Так почему же жизнь и разум на нашей планете функционируют на основе углерода?
Дело в его химических свойствах. Атомы углерода меньше, нежели у кремния, — 91 пикометр радиуса против 132 пикометров. Образуемые ими связи, в том числе ковалентные углерод-углеродные, прочнее и разнообразнее. Какие полимеры образует в присутствии кислорода, синтезированного в топках звёзд ранних поколений, давших жизнь Солнечной системе, кремний?
Да очень скучные и однообразные, на базе двуокиси кремния. Нерастворимые, неактивные… А спаренные углероды создают вокруг каждого атома углерода тетраэдрическую конфигурацию, работающую превосходным каркасом для органических молекул с различной пространственной структурой. Не могу назвать иной химический элемент, кроме углерода, который способен образовать такое разнообразие прочных молекул. Обратим внимание: прочных! Чтобы бороться с энтропией, прочность необходима.
Конкретика того, что входит в состав живых организмов, неважна. Белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды (жиры и жироподобные вещества) – всё это произвольно. Ещё более произвольно то, что на нашей планете все белки построены из левовращающих аминокислот, все нуклеиновые кислоты – из правовращающих сахаров. Любителей «твёрдой» научной фантастики отошлём к рассказу Михаила Владимирова (псевдоним некоего член-корреспондента АН СССР) «Остров зеркального отражения».
Важно то, что построены эти вещества из прочных и разнообразных молекул. Их основой служит углерод, определённые квантовой механикой свойства которого придают им такое разнообразие. Ну вот так оно на нашей планете. Так уж шла эволюция…
А кремний, хоть на него и падает больше четверти состава земной коры, такого разнообразия и такой прочности не даёт. И хотя именно кремний придаёт прочность нашим костям, зубам и ногтям (вспомним о дарвиновской «эволюции с когтями и клыками»), материал он в биосфере вспомогательный. (Углерод, по Вернадскому, в декаде второй; первая — это водород с кислородом, а кремний — в третьей.)
Ну а эволюция – дама безмозглая. Комбинаторными способностями она обладает. Времени у неё – миллиарды лет. Полигон – размером с планету. Равнодушию к страданиям её жертв — тех самых существ, не прошедших естественный отбор и в результате этого разрываемых когтями и разгрызаемых клыками, позавидует любой садист…
Но вот творческие способности – ограниченны и однообразны. На начальных этапах, сине-зеленые там всякие, одноклеточные – использование квантовой механики, фотосинтеза. А в высших животных – рычаги там, гидравлика… В начале технологии ХХ века, в конце откат к Архимеду Сиракузскому и Герону Александрийскому. За одним исключением – разума… Но это отдельный разговор.
Вернемся же теперь к технологиям. Обратимся к их истории. Было когда-то такое развлечение – радиолюбительство. Берёшь электронную лампу и на ней одной ладишь суперрегенеративный приёмник. Очень высокая чувствительность (достигаемая положительной обратной связью) и очень узкая (по той же причине) полоса пропускания. Регулировать нужно было непрерывно, но клевету А.М. Гольдберга с волн Би-Би-Си послушать удавалось сквозь заглушки.
Так, даже одноламповый приёмник содержал изрядное разнообразие элементов, ёмкостей, резисторов, нескольких катушек, силового трансформатора, селеновых пластин выпрямителя. Ну а что ж говорить о супергетеродине с двойным преобразованием частоты, двухпетлёвой АРУ и автоподстройкой частоты…
Лампы там присутствовали в изобильной номенклатуре. Двойные триоды, триод-гептоды, пентоды, пара электронно-лучевых индикаторов 6Е1П… Кремниевые диоды для запитки нитей накала постоянным током. Комбинировать их было крайне просто: минимум расчётов, но долгая возня при настройке с генератором качающейся частоты и катодным осциллографом. А что приёмник нынешний? Пара микросхем в пластиковом корпусе… Голимый кремний (верньеры и индуктивности мы и там и там в расчёт не берём).
Посмотрим на ЭВМ. Древнейшие, ламповые. Разнообразие элементов. Современные – однообразный кремний. Но – несопоставимо больше знаний вложено в технологию, в конструирование. Вот и эволюция когда-то комбинировала всякие карбоновые кислоты, углеводороды, амины, спирты, альдегиды… Потом породила однородный массив нервных клеток, нейросеть головного мозга.
Комбинировать разнообразные элементы, существование которых было обусловлено свойствами углерода, было легко. Примерно как радиолюбителем пятидесятых-шестидесятых годов мог быть человек с минимумом образования. А вот создавать сложные конструкции из однородных элементов – дело совсем другое. Вам, уважаемые читатели, не приходилось встречать умельца, сладившего микропроцессор на кухне из пустых бутылок?
То есть вовлечение в технологию кремния (точнее, даже поверхности его легированных кристаллов) — вещь крайне наукоёмкая. Безмозглой эволюции при всех её ресурсах это не по силам, это сфера дел разума, овладевшего технологией.
Но ныне технология обращается к углероду. Искусственные алмазы, нанотрубки, бакиболы, фуллерены, новомодный графен. На них возлагаются большие надежды в самых различных областях – металлообработка, конструкционные материалы, оптоэлектроника… Но вот чем характерны эти материалы?
Да прежде всего однородностью! Прочность связей в них остаётся прежней — высокой, что и используется на всю катушку! Но вот разнообразие нарочито принесено в жертву. Дорога к сложности в технологии идёт через однородность. Так уж удобнее инженерному делу и позитивным наукам.
Такая вот диалектика: чтобы вернуться к нам в виде основ следующего поколения вычислительной техники, углероду придётся уподобиться кремнию в простоте…
К оглавлению
Василий Щепетнёв: Исчезновение столицы
Василий Щепетнев
Опубликовано 20 сентября 2011 года
Читая о путешествиях Пржевальского, о поездке Чехова на остров Сахалин, я порой думал: а как же прежде, во времена татаро-монгольского ига, по всему этому бездорожью свозили дань и добычу в стольный град Каракорум? Монголия, она ведь очень далеко, когда пешком. Если Чехов в конце девятнадцатого века немалую часть пути смог проделать по железной дороге или в каюте парохода, то во времена хана Батыя выбор был простой: либо собственным ходом, либо верхами, либо в телеге – и никаких рессор. Ни дорог, ни мостов…
Авторы исторических романов описывали огромные повозки, нагруженные кладью и невольницами (на первом месте – вещи!), в которые впрягали дюжины волов, но я думал: а чем их, волов (а также коней, верблюдов, оленей или собак) кормили во время длиннейшего пути? Где чинили обязательно ломавшиеся оси, колёса и сбрую?
Золотая Орда – другое дело. Золотая Орда располагалась на Волге, её первая столица, Сарай-Бату, стояла неподалёку от современной Астрахани, а вторая, Сарай-Берке, ныне зовётся Волгоградом (кто хочет вернуть городу исконное имя?). От Ярославля до Волгограда путь хоть и не близкий, но его я представить могу. Спустил на воду ладью и побежал вниз по течению. Назад, пустым, легче. А до Каракорума…
Но ведь Александр Невский именно в Каракоруме получил ярлык на великое княжение. Два года длилось паломничество к власти, но дело того стоило.
Ах, Каракорум! Туда, помимо дани и добычи, шли или ехали тысячи строителей, чтобы возводить дворцы и храмы – христианские, мусульманские, буддистские. Город драгоценностей, драгоценный город, столица евразийской империи, где из серебряного дерева лились вино, пиво, медовуха и кумыс, стоило только выбрать и нажать нужный сучок. Кто только не платил налоги воинственным монголам, налоги разные, но всегда немалые. Богатейшая держава – Монголия!
И вот теперь, глядя на панораму Хархорина, только и думаешь: куда же всё подевалось? Где они, дворцы и храмы? Покажите хотя бы развалины!
Археологи ищут, но находят самую малость. Не дворцы, а дворец – на уровне фундамента. Не храмы, а храм, опять же на уровне фундамента. Стены длиною не в полёт стрелы, а в бросок РГ-42. Черепки. Латунную печать. Каменную черепаху китайской работы. Никакого шика, никакого великолепия.
А рядышком с раскопками – современный посёлок, с виду очень похожий на российский, что раскинулся где-нибудь в Нечерноземье, только небо выше подвешено.
