Почему у людей сердце с одной стороны

Наше пространство имеет еще одно свойство, которое называют зеркальной симметрией. Вот что это означает. Если две машины отличаются только тем, что одна есть зеркальное отражение другой, то такие две машины работают одинаково.

Возьмите винт и посмотрите в зеркало. Вы увидите, что в зеркале правый винт превратился в левый. Зеркальная симметрия пространства означает, что часы, построенные на левых винтах, будут иметь точно такой же ход, как и часы, в которых, как обычно, все винты правые (т. е. часы, отличающиеся друг от друга как зеркальные отражения, идут одинаково).

Казалось бы, этот закон нарушается в повседневной жизни. У людей, например, сердце с левой стороны. Для соблюдения зеркальной симметрии должно было быть равное количество левосердечных и правосердечных людей. Однако при более внимательном взгляде противоречие разъясняется.

Часы, сделанные по образцу зеркального отражения обычных часов, должны иметь такой же ход.

Прежде всего, можно рассматривать не такой сложный объект, как человек. Существует, например, два типа кварца; один из них по своему молекулярному строению является зеркальным подобием другого, как правая и левая рука. Эти два типа кварца встречаются на Земле в различных количествах. То же относится и к другим минералам. Поэтому нарушение зеркальной симметрии в живой природе можно объяснить тем, что пища или "строительный материал", встречающийся в природе, не имеет зеркальной симметрии. Тогда вопрос сводится к более простому нарушению зеркальной симметрии в мертвой природе.

В связи с этим следует вспомнить об одном удивительном опыте Луи Пастера, который первым обнаружил, что могут существовать две зеркально симметричные формы одного и того же вещества. Было известно, что свет, проходя через виннокаменную кислоту, встречающуюся в природе, изменяет направление поляризации. Направление поляризации - это направление электрического поля в световой волне.

После того как свойства естественной виннокаменной кислоты были хорошо изучены, химики получили искусственную виннокаменную кислоту. По всем физическим и химическим свойствам она не отличалась от виннокаменной кислоты, встречающейся в природе. Но когда через искусственную кислоту пропустили поляризованный свет (свет с постоянным направлением поляризации), то обнаружилось, что, в отличие от естественной кислоты, свет не изменяет направления поляризации.

Если все законы природы зеркально симметричны, то почему у людей сердце с левой стороны?

Пастер предположил, что искусственная кислота представляет собой смесь двух зеркально различных форм. Один тип кислоты поворачивает направление поляризации направо, а другой - налево; в результате направление поляризации не изменяется. Для доказательства этой гипотезы Пастер вырастил в искусственной кислоте колонию микробов, которые пожирают виннокаменную кислоту. Пастер рассуждал следующим образом: микробы приучены к поглощению той кислоты, которая есть в природе, поэтому оставшаяся часть искусственной кислоты будет представлять форму, зеркально симметричную естественной кислоте.

Что же обнаружилось? По мере того как микробы размножались, в искусственной кислоте направление поляризации проходящего света все более и более поворачивалось. Если естественная кислота поворачивала плоскость поляризации направо, то синтезированная кислота после размножения микробов стала поворачивать плоскость поляризации налево. Можно представить себе волнение и радость Пастера, когда его догадка подтвердилась. Эти опыты -единственный пример в истории физики, когда открытие было сделано с помощью микробов.

Таким образом, Пастер блестяще доказал свою гипотезу и, кроме того, показал, что уже низшие организмы могут отличить молекулу от ее зеркального подобия. Тот факт, что при любом способе искусственного получения вещества обе зеркальные формы появляются в одинаковом количестве, лишний раз подтверждает симметрию законов природы относительно зеркального отражения.

Предпочтение одной из двух зеркальных форм в живой природе следует объяснять не нарушением зеркальной симметрии законов природы, а историческими причинами. В той части Земли, где впервые возникла жизнь, случайно оказалось больше, скажем, "правого строительного материала", чем "левого", и поэтому возникла одна из зеркальных форм, которая затем наследовалась.

Что же касается различия в распространенности "правых" и "левых" минералов, то это различие можно объяснить тем, что во время их образования в окружающем веществе были сильные скручивающие напряжения или, если это была жидкость, сильные вихревые движения. Физики пришли к глубркому убеждению, что все законы природы в нашем мире и в мире, зеркально отраженном, будут одинаковы.

Много ли энергии мы истратили!

Начиная с того далекого дня, когда наш неведомый первобытный предок сумел зажечь первый в истории человечества костер, с тех самых пор мы не можем обойтись без энергии. Сначала мы пользовались только лишь энергией Солнца, пойманной и запасенной зеленым листом. Потом стали расходовать ее запасы в угле и нефти. Научились строить плотины и заставили работать падающую воду. Но когда возникло опасение, что запасов солнечной энергии на нашей планете скоро людям не хватит, были освобождены неисчерпаемые запасы энергии атомного ядра. Сколько же энергии израсходовало человечество за все свое разумное существование? Наверно, очень много? Много или мало - судите сами. Все зависит от того, как считать и как мерить.Энергетики дают такую оценку: всего за все свое существование люди истратили немногим более... тридцати тонн энергии. Можно ли измерять энергию в тоннах? Конечно, можно. Для этого необходимо вспомнить формулу Эйнштейна Е=тс², связывающую массу и энергию. Очень важно, как возрастала потребность человечества в энергии. Сначала люди были экономны. Примерно четвертая часть - более семи тонн - была истрачена с начала первобытной истории до 1900 г. Этой энергии хватило, наверное, не менее чем на сотню тысяч лет - никто не может определить этого точнее. Еще столько же энергии люди истратили всего только за 40 лет - с 1900 по 1940 г. Но вот с 1940 г, по наши дни человечество вынуждено было потратить уже свыше 15 т энергии; всего только за три десятка лет израсходовано больше, чем за всю предшествующую историю мира. А как быть людям дальше? Тут есть над чем подумать и над чем поработать. Пожа туй, можно сказать, что расход невелик. Считая по массе, истрачено немного. Для перевозки такого груза хватило бы одного железнодорожного вагона. Посчитайте-ка сами, сколько киловаттчасов понадобилось человечеству за всю его историю на все его нужды!

перейти к началу страницы