Млечный Путь, 21 век, No 2(47), 2024 - Наталья Владимировна Резанова

друга, а нейтроны не будут ни притягивать, ни отталкивать протоны или другие нейтроны. Однако сильное ядерное взаимодействие действует между всеми объектами с цветовым зарядом, и если вы расположите протоны и/или нейтроны достаточно близко друг к другу, кварки внутри одного объекта "увидят" кварки внутри другого объекта, что позволит им обменяться глюонами и испытать сильное ядерное взаимодействие. В целом, протоны и нейтроны нейтральны по цвету, поэтому на больших расстояниях от них сильное ядерное взаимодействие падает до нуля, и им можно пренебречь. Но на очень близких расстояниях "пружинистость" между ближайшими кварками как в протон-протон, нейтрон-нейтрон, или пара протон-нейтрон становится существенным.

Пока возникают подходящие условия - то есть достаточно высокие температуры и плотности - и полученная комбинация протонов и нейтронов устойчива к радиоактивному распаду, вы можете получить множество тяжелых, стабильных атомных ядер. Слияния нейтронных звезд, столкновения белых карликов и сверхновые с коллапсом ядра могут позволить нам подняться даже выше.

Большой взрыв дал нам почти весь водород и гелий во Вселенной и почти ничего из всего остального. Большинство элементов в той или иной форме выковано в звездах.

Все стабильные атомные ядра заряжены положительно, тогда как электроны (оставшиеся из ранней Вселенной после того, как все позитроны аннигилировали вместе с большей частью электронов, покинув нейтральную Вселенную) заряжены отрицательно. Электроны не испытывают сильного ядерного взаимодействия, но испытывают электромагнитное взаимодействие. Они будут притягиваться к атомным ядрам из-за того, что противоположные электрические заряды притягиваются, и они могут образовывать связанные состояния, когда электроны выходят на различные орбитали вокруг каждого атомного ядра. Поскольку электроны намного легче атомных ядер (для массы одного протона требуется 1836 электронов), ядра находятся относительно неподвижно в центрах каждого атома, в то время как электроны вращаются вокруг них на высоких скоростях в облачных конфигурациях.

Правила квантовой механики (и опять-таки принцип исключения Паули играет важную роль) определяют, какие конфигурации и формы принимают электронные оболочки, что, в свою очередь, определяет, как атомы различных типов будут связываться друг с другом. Только благодаря сильным и электромагнитным взаимодействиям мы получаем самые разнообразные атомы.

Теперь, при гораздо более низких температурах, атомы могут соединяться практически в бесконечных комбинациях. Хотя сами атомы электрически нейтральны, они состоят из положительных и отрицательных зарядов. При некоторых обстоятельствах один или несколько электронов могут быть переданы от атома, который свободно удерживает свои внешние электроны, к атому, который стремится приобрести дополнительные электроны, создавая ионы и ионные соединения. При других обстоятельствах нейтральные атомы могут соединяться друг с другом, образуя неограниченное разнообразие комбинаций и связей, в результате чего образуются молекулы. И как только ионы, соединения и молекулы образуются, они могут взаимодействовать.

Помните, что протоны и нейтроны могут связываться вместе, образуя атомное ядро, несмотря на то, что каждый из них сам по себе "нейтрален по цвету", поскольку кварки внутри каждого из них могут оказывать воздействие на кварки внутри соседнего. Точно так же отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные атомные ядра внутри молекул могут оказывать воздействие друг на друга, образуя более крупные молекулы, создавая силы и модифицируя структуры между молекулами и даже обеспечивая различные молекулярные механизмы и чувствительные к электрическому заряду каналы.

Именно так, имея лишь несколько фундаментальных частиц и некоторые общие свойства двух фундаментальных сил, мы можем перейти от элементарных составляющих материи к молекулам безграничной сложности.

Так как же нам перейти от молекул к жизни, от ранней жизни к человечеству и от отсутствия сознания к сознанию?

Возникновение жизни из нежизни, безусловно, имело место, но мы до сих пор не можем понять, как именно это произошло на нашей планете. Однако силы электромагнетизма и гравитации, учитывая возникшие естественным путем условия и наличие сложных молекул, кажутся всем, что требуется. Точно так же жизнь выживала, процветала и развивалась на протяжении миллиардов лет, дав начало разнообразному набору организмов, существующих сегодня, включая нас.

Насколько мы можем судить, "живое существо" делает живым просто наличие электричества: поток электронов. Хотя у многих есть дикие идеи о том, что такое сознание и какова может быть его связь с квантовым миром, вполне возможно - даже вероятно, - что простое электричество (то есть поток электронов через мозг и/или нервную систему у животных) при правильной внешней конфигурации атомов и молекул достаточно, чтобы создать феномен, который мы определяем как сознание.