Все о жизни - Михаил Веллер

С геологии.

Что такое Земля?

Земля – здоровенный кусок материи, вещества.

Что она делает?

Существует. Крутится, летит, остывает, изменяется.

Что это все такое?

Формы энергии.

Какой энергией обладает Земля?

Во-первых, чисто механической, кинетической – огромная масса несется в пространстве с огромной скоростью. Столкнется с чем-нибудь – мало не будет.

Во-вторых, тепловой: когда-то была раскаленным сгустком, потом стала горячим шаром, потом этот шар стал остывать.

В-третьих, внутренней энергией самого вещества, из которого она состоит – химической и атомной: в каждой холодной песчинке заключена энергия ее молекул, атомов, элементарных частиц.

Что происходит с этой энергией?

Она уменьшается. Земля остывает – огненный сгусток медленно превращается в холодный каменный шар. Горячая начинка трясет кору, прорывается сквозь вулканы, греет изнутри ставшую теплоизолирующей поверхность. Тепло, задерживаясь корой и атмосферой, уходит в окружающее пространство. Естественное будущее Земли – холодный Марс. (Не молодеет вся Солнечная система – и светило шлет энергии все меньше, пока совсем не погаснет…)

Это – тепловая энергия. А кинетическая? Тоже понемногу уменьшается. Пространство, в котором летит Земля, не идеальная пустота – встречаются кометы, астероиды, сгущения пыли – короче, движение хоть как-то, но тормозится. Вдобавок уменьшается сила притяжения Солнца – потому что оно становится меньше, его масса постепенно выгорает, превращаясь в световое излучение – и оно все слабее «вращает Землю за веревочку» силы своего притяжения.

А внутренняя энергия самого вещества Земли? И она тоже понемногу уменьшается. Эволюция структуры Земли от сгустка до нынешней планеты происходит за счет собственного, изначально имевшегося запаса энергии. На все происходившие изменения этот запас расходовался (количеством вбираемой Землей солнечной энергии он не компенсировался – коли шло остывание, верно?). Все более сложные, стойкие и холодные соединения вещества Земли по мере эволюции как бы старались законсервировать в своих атомных и молекулярных конструкциях часть изначальной энергии огненного клубка.

С другой стороны, теплоотдача вызывает изменения внутренней структуры вещества (простейший пример, опять же: пар-вода-лед). (Условно-упрощенно: силы, которые сцепляют элементарные частицы в атомы, а атомы – в молекулы, расходуются постепенно на нагревание окружающей среды. В горячей плазме эти силы так (избыточно) велики, элементарные частицы и самые простые маленькие атомы так «буйно дергаются», что «избыток сил» не позволяет им соединиться в конструкции более крупные – сложные атомы и молекулы. По мере остывания – они несколько «слабеют» и как бы «слипаются» в разные химические элементы и соединения. А когда охлаждаются до Абсолютного Ноля, температуры пустоты Мирового Пространства, вся энергия в конечном счете к чертям излучается, их сил уже не хватает, чтоб скопом держаться друг за друга, и вещества распадаются. Грубо говоря, все превращается в холодную пыль, из которой много не выжмешь.)

Отметим главное для нас – уменьшающаяся энергия Земли по возможности «консервировалась» – и все более «концентрированно», все более усложняя структуры веществ-«хранителей» (Т.е. рост энтропии планеты в целом уменьшался по мере ее энергопреобразования – упорядоченность системы увеличивалась).

И вот когда поверхность раскаленной Земли остыла в общем, скажем, градусов до 50 по Цельсию, на ней появилась жизнь. Простейшие микроорганизмы, одноклеточные, травинки-лишайники и так далее.

Качественный скачок понятен: возникла новая форма материи; неорганика дополнилась органикой. (Каким образом – наука ломает голову: пока понять не удалось, мертвое в живое переходить не хочет.) А с количественной точки зрения – в чем суть происшедшего изменения? Если прежней, единой линейкой мерить?

А в том, что растения, усложняясь и размножаясь, развили такую деятельность по консервированию энергии, что это производство вообще стало отдельной отраслью Бытия – жизнь на Земле. Папоротники, кусты, джунгли! Они что делали? Вбирали в себя вещества Земли – воду, минеральные соли и так далее. Энергия полей Земли тоже шла в дело – гравитационного, магнитного. А еще они вбирали энергию Солнца – и «напрямую», посредством фотосинтеза, ловя лучи листвой, и ту тепловую, что днем задерживается и отражается земной поверхностью. И из этого строили себя – корни, ствол, листва, семена.

Сложнейшие процессы, масса химических реакций. Пошли «побочные» продукты и следствия: кислород из листвы в атмосферу, ил на дно водоемов, перегной опавшей листвы в почву. Зазеленела планета, заголубела, зацвела.

Что произошло с консервацией энергии? Увеличилась. Вот упадет высоченная мачтовая сосна – гул пойдет по всему лесу: кинетическая энергия падения многотонного ствола перейдет в энергию удара. А какая энергия создала этот стволище и подняла на такую высоту? А вещества и полей Земли плюс солнечное излучение. А залежи угля, торфа, сланца, нефти – тоже запасы энергии, бывшие растения.

До растений – что делала Земля с солнечными лучами? А ничего, пропадали без толку. Днем жарче – ночью холоднее, разве что скалы растрескаются, сплошная энтропия. (Разумеется, это уже после определенного этапа оформления и остывания звезднопланетной системы.) А теперь – те же, и даже слабеющие, солнечные лучи – стали вбираться, запасаться.

То есть: по мере уменьшения общей энергии Земли средства ее консервации (сохранения) стали сложнее и эффективнее. Как бы КПД процесса увеличился. Вот вам энергетическая суть жизни как этапа существования Земли. Это первое.

А второе: преобразование энергии Земли (ну, сейчас мы говорим только об ее коре) пошло с бешеной скоростью. Динамика мертвого и живого вещества несопоставима. Энергию – взять! преобразовать! выделить! – быстрее! больше! эффективнее!

И вот этот энергообмен идет с такой скоростью, что по сравнению с ним процесс энергоконсервации уменьшающейся энергии Земли как бы даже и незаметен. И скорость увеличивается в прогрессии!

Биосфера растет! Энергия ее увеличивается! (Т.е. энтропия биосферы убывает, стремясь к понижению энтропии планеты.) Везде работа кипит, движение. Животные появились, стали растения поедать. Потребляют энергию Земли и Солнца в, так сказать, обогащенном виде, переработанный концентрат. На этой энергии двигаться стали, бегать, драться. Хищник: сожрал кого-то – и зарядился еще более концентрированной, уже дважды – растением и травоядным – переработанной энергией.

Вот динозавр. Огромный. Жрет траву с утра до ночи. Обогревается от окружающей среды, он был существом холоднокровным. Головка маленькая, ходит медленно. КПД действия, можно сказать, низкий.

А вот белый медведь. Съел тюленя – и на три дня хватит. Кругом полярные льды, а ему тепло, энергия пищи на обогрев тоже идет. Весит полтонны, а бежит при нужде быстро, сотню километров без подзаправки пройти ему ничего не стоит. Шкура теплая, башка сметливая. КПД его действия как энергопреобразователя куда выше.