Термин «кристалл» восходит своими корнями к греческому слову krystallos — так в древности называли лед. Своим новым смыслом это понятие обязано великому Аристотелю. Он полагал, что горный хрусталь — это и есть на самом деле лед, поскольку вода через некий промежуток времени должна затвердеть и превратиться в камень.[4] Аристотель ошибался, но авторитет его был непререкаем. Поэтому и пару веков спустя «отец географии» Страбон (63 г. до н. э. — 24 г. н. э.) описывал драгоценные камни, как «твердые тела, получившиеся из затвердевшей воды, подобно нашим кристаллам». Впрочем, это еще не самые невероятные гипотезы. В древнеиндийских Ведах говорится о драгоценных камнях, как о каплях крови богов, упавших на землю во время небесных сражений; Плиний Старший рассказывает о «беременных» камнях, которые якобы рожают такие же камни… Перечень подобных версий получится большой и забавный, но, увы, это тема для иной статьи.
Мы часто путаем понятия «минерал» и «кристалл», и не без основания. Дело в том, что кристалл является естественной формой практически всех минералов. Список исключений невелик — к бесформенным или аморфным телам относятся лишь некоторые соединения, как, например, гель кремнезема, в быту известный как опал. Кстати, к числу аморфных веществ относится и обыкновенное оконное стекло. Просто вязкость его настолько велика, что заметить его «сползание» весьма трудно. Впрочем, если не полениться и замерить толщину стекла под потолком и у подоконника, то разницу можно зафиксировать простым микрометром. Другое дело, что этому стеклу должно быть немало лет.[5]
Размеры кристаллов могут быть от микроскопических до гигантских. Многокилограммовые образцы кристаллов кварца, шпата, топаза, берилла и других минералов украшают геологические музеи мира.
Кристаллы — это наиболее устойчивое или, как принято говорить, равновесное состояние твердых тел при определенных значениях температуры и давления. Переход от жидкой фазы вещества к твердой, как правило, происходит в виде кристаллизации, то есть роста кристаллов. В школьные годы кто-то из читателей, возможно, проводил опыты по выращиванию кристаллов. К нитке приклеивался воском кристаллик поваренной соли и осторожно погружался в насыщенный солевой раствор. А затем день за днем можно было наблюдать, как растет правильный ромбик… В принципе, так же растут кристаллы в расплавах горных пород. Другое дело, что появление примесей, изменение температуры и давления приводит к тому, что нарушается образование идеальной кристаллической решетки и вместо огромного монокристалла возникают мириады кристалликов, образующих минерал.
Атомная структура кристаллов необычайно чувствительна к примесям. Так, стоит добавить немного серебра или свинца в расплав стекла, и оно превращается в хрусталь — кристаллическое тело. Считанное количество атомов мышьяка, введенное при определенных условиях в германий или кремний, превращает их в полупроводники, а обыкновенная окись алюминия с капелькой хрома вырастает в роскошный рубин…
Впрочем, и без изменения химического состава кристаллическая структура может преподнести немало сюрпризов. Стало хрестоматийным сравнение алмаза с графитом — это один и тот же углерод, только с различным строением кристаллической решетки — атомной структуры кристалла. В этом вся непредсказуемость, загадочность кристаллов! Никогда не знаешь, какой сюрприз они преподнесут! Кто мог предположить в 20-е годы, что если по кристаллику повозить проволочкой, то это нехитрое приспособление заменит огромные радиолампы? А стержень из рубина превратится в источник когерентного излучения, в быту известного как лазер? Кристаллы сулят еще немало чудес и диковин, ведь их строение — это своего рода архитектурный шедевр природы. В зависимости от того, как выстроена кристаллическая решетка, мы имеем безобразный уродец, ощетинившийся иглами в разные стороны, или прекрасный многогранник, радующий глаз правильными формами, мы получаем материал с необходимыми свойствами для передовой технологии или булыжник, годный лишь в качестве орудия пролетариата.
Итак, кристаллы являются наиболее стабильной формой существования вещества в сложном, упорядоченном виде. Вода в этом смысле обладает большим «конформизмом», поскольку удержать свою форму при нормальных для нее условиях она не может, а в условиях ненормальных превращается в кристалл льда. О газах и говорить не приходится — их стремление рассеяться, исчезнуть может заставить человека, мыслящего образно, подозревать их в тайном и явном пособничестве Мировому Хаосу и энтропии, провозвестнице его. Впрочем, когда речь заходит о термодинамике, образы неуместны. По сути, законы термодинамики однозначно сулят нашей Вселенной тепловую смерть — медленную и мучительную. Рано или поздно все горячее остынет, все жидкое испарится, а твердое рассыпется. Плавно переходя из одного состояния в другое, вещество неминуемо и необратимо истончится в прах либо же застынет безжизненными холодными глыбами.
Насчет холода можно согласиться, но вот насчет безжизненности и необратимости надо крепко подумать.
О возможности небелковой жизни спорят давно. Но речь, так или иначе, все же идет об органике, пусть даже основанной не на углероде, а скажем, на кремнии[6] или даже гафнии. Правда, возникают серьезные сомнения относительно жизнеспособности сложных кремнийорганических существ, но на сегодняшний день все эти проблемы не очень актуальны. К тому же мы вполне можем смириться с тем, что белок не единственный строительный материал для живой природы. Главное — органические соединения при любых «вариантах» являются носителем жизни, а все остальное идет по разряду неживой природы: минералы там всякие, кристаллы…
Однако кристаллическую структуру имеют не только минералы! Самое удивительное, что и органические соединения тоже обладают кристаллической формой. В том числе и ДНК, белки, вирусы… Это должно существенно либерализировать наши взгляды на разнообразие форм жизни.
Представления о том, что разум может возникнуть в неорганическом веществе, всерьез рассматривались разве что в научном фантастике. С другой стороны, почему бы не предположить, что вся нынешняя технология создания и эксплуатации полупроводников, базирующаяся на неорганических соединениях кремния и германия, не есть знамение того, что протобиотические структуры могут возникать и без участия органики. Хотя, с онтологической точки зрения, проблема «участия органики» непроста. Если когда-нибудь возникнет компьютерный разум, то творцом его или прародителем будем как раз мы, «органические боги». Может показаться банальной мысль о том, что разум — это не носитель, а структура. Но почему тогда мы считаем, что водянистые белковые растворы являются лучшим вместилищем разума? Что если человеческий мозг всего лишь эволюционное звено, инструмент преобразования неразумной материи в разумную?[7] Тогда робкие попытки создания искусственного интеллекта на неорганических носителях приведут в итоге к возможности манипулирования структурой практически любого более или менее устойчивого объекта. Надо ли говорить, что наиболее подходящими для этого являются кристаллы! Дело за малым — вырастить, синтезировать вирус-кристалл, который «заразит» жизнью все, до чего доберется. Можно при этом не опасаться конкуренции разумной материи с человеком — другие темпы восприятия времени, другие цели, другой «менталитет»…
Впрочем, это иные, тонкие материи. В конце концов (в буквальном смысле!), если и впрямь мирозданию суждено впасть в вечный холод и мрак, разум сохранится и в этой ситуации. Действительно, космический холод и отсутствие внешних источников излучения весьма благоприятны для возникновения сверхпроводимости. А кто не знает, что без нее невозможно создать мало-мальски мощные вычислительные комплексы!
