Для микроскопически мелких тел, частью не выходящих из микроскопического разреза мира (§ 13), твердое состояние материи резко меняет привычный нам его характер. Тонкая поверхностная пленка, может быть, не изотропная, векториально различная; явления капиллярные господствуют, и поверхностные силы изменяют атомную структуру твердого состояния материи. Эти явления, давно известные и обращавшие на себя большое внимание (входить в сложную историю этих явлений я здесь не могу), обратили на себя внимание в 20‑х годах этого столетия проф. Ч. Фриделя в Страсбурге и немецкого инженера Гартмана.
Но еще раньше, в XIX столетии, огромный материал для химических соединений был собран и расширен О. Леманом в Карлсруэ и еще раньше Фогельзангом в Бонне. Но Фриделю в Страсбурге принадлежит основная заслуга выяснения этих явлений. Он точно отметил основное отличие их от кристаллов. Кристаллы являются векториальными в пространствах трех измерений. Между тем как в этих химических соединениях однородная векториальность наблюдается или в плоскости – двухмерная – нематические формы, или по одной линии, одному направлению – одномерная – смектические формы. Фридель назвал эти состояния твердого тела мезоморфными состояниями.
Значение этих твердых состояний в области биосферы и живого вещества, по-видимому, огромное и только начинает выясняться. Они господствуют в почвах, в осадочных породах, в организмах, где, между прочим, к ним принадлежат вирусы, роль которых чрезвычайно велика и которые были открыты в прошлом столетии проф. русского университета в Варшаве Д. И. Ивановским, моим старшим товарищем и большим приятелем в мои студенческие годы в Петербурге (§ 42).
Сейчас для почв этим вопросом занимается молодой профессор И. Д. Седлецкий, понявший значение этих явлений.
Ясно сейчас, что в области биосферы – в почвах, в подпочвах, в осадочных породах – мезоморфные состояния играют первостепенную роль. Но этим мезоморфные состояния не исчерпываются. Уже в 60‑х годах прошлого столетия проф. Фогельзанг, рано умерший, обратил внимание на образования в вулканических лавах и в стеклах, образования, аналогичные мезоморфным, но не охватываемые классификацией Фриделя. В архиве науки хранится много таких забытых указаний.
29. Есть еще издревле известная огромная область, по-видимому, неоднородная группа твердых тел, недостаточно глубоко охваченная теоретической мыслью.
Твердые образования, резко отличные от зернистых кристаллических пород, образуют иногда в тех же физических условиях другого рода твердые горные породы на нашей планете, с одной стороны, а с другой, и, по-видимому, от них резко различные твердые тела, входят в состав тел живого вещества. Это область таких природных тел, как стекла, коллоиды, аморфные тела, которые до сих пор физически не выяснены в своем строении.
В первой половине XIX столетия на них обратил внимание проф. Брейтхаупт во Фрейберге в Саксонии, до него проф. Н. Фукс[300].
В настоящее время, несмотря на то что область эта чрезвычайно разрослась и во многих местах идет в ней ввиду ее практического значения организованная работа, мы все еще находимся в области, окончательно невыясненной.
Мне кажется, что как будто бы можно здесь разделить две области явлений. Во-первых, такие, которые связаны с чрезвычайно тонко зернистым строением кристаллических тел – смесей монокристаллов, приближающихся по размерам к молекулам. Таковы стекла, образующие нередко горные породы и в форме космических тел падающие к нам в виде тектитов. Во-вторых, тесно связанные с водными растворами, составляющие переход к жидкостям и играющие первостепенную роль в строении живого вещества и приобретающие все большее значение в человеческой технике. Кроме стекол, коллоиды, по-видимому, не выходят из пределов биосферы. Но стекла, может быть, ближе к тому состоянию в природе, которое господствует в метаморфической оболочке и близко к глубинно-планетному состоянию.
Еще более мелкие проявления твердого состояния вещества – дисперсии – наблюдаем мы в так называемых природных космических «пустых» пространствах, в явлениях вакуума.
Такой вакуум наблюдается в верхней оболочке нашей планеты и других планет – в ионосфере. Еще более грандиозный вакуум проявляется в облаках космической пыли в нашей галаксии – в Млечном Пути – или в электромагнитном поле нашей звезды – Солнца, материальные частицы которого проникают в ионосферу. Этот вакуум не есть пустое пространство геометров, которое может существовать только в виде бестелесных логических построений – в виде математических символов.
Природный вакуум не есть математическая пустота, а есть своеобразное атомно-энергетическое поле сил, природное или естественное тело огромной энергетической мощности, переполненное дисперсными частицами материи и энергии. Абсолютной пустоты мы до сих пор нигде в окружающей нас природе не наблюдали. И старый спор древних и средневековых ученых и философов, их афоризм «природа боится пустоты» начинает снова появляться на нашем научном горизонте. Но наш век не есть век словесных споров. Спор может решиться только опытом и наблюдением. Недавно умерший крупнейший французский физик Ж. Перрен (G. Perrin, 1870–1942) работал над этим вопросом[301]. Определенные результаты в этой области явлений еще не получены.
30. По сравнению с твердым веществом и жидкое, и газообразное вещество на нашей планете изучено менее глубоко. Отчасти это связано с тем, что эти состояния более изменчивы и различны в разных планетных оболочках. Благодаря большей подвижности их молекул и атомов они резче, чем твердое вещество, дают понятие о термодинамических условиях нашей планеты.
Точно эмпирически установленными могут считаться для нашей планеты следующие черты строения ее газовых и жидких масс, всецело сосредоточенных на поверхности и в ближайших к ней областях биосферы:
1. Газовые массы планеты Земля теснейшим образом связаны с жизнью, с живым веществом, они биогенны в подавляющей своей части.
2. Жидкие массы, среди которых резко преобладает вода, не только являются областью, где концентрируется живое вещество, но и само живое вещество в подавляющей массе своей состоит из воды, количество которой в пределе достигает 99,7–99,8 % по весу (медузы) и никогда не спадает ниже 60–65 % в целом организме (лишайники, позвоночные). В латентном состоянии (см. § 24, п. XVII) количество воды может сильно понижаться (коловратки).
Ярко выразил это французский зоолог Р. Дюбуа, говоря, что жизнь есть «eau animée», «одушевленная вода».
Эта роль воды, тесная связь ее с жизнью и с газами на нашей планете ярко сознавалась, как только в конце XVIII века Лавуазье и Уатт точно определили ее химический состав как окиси водорода.
3. К середине XIX века, изучая газовый объем живого вещества в биосфере, химик Дюма (1800–1884) и агроном и сельский хозяин Буссенго (1802–1887), подведя итог своей и чужой работы, подтвердили биогенное происхождение свободного кислорода О2[302], создание его хлорофильной функцией зеленых растений (почти целиком).
Они ярко выразили итог процесса в афоризме, отвечающем действительности: «Жизнь есть привесок атмосферы» (тропосферы).
Я бы теперь сказал обратно: «Атмосфера создается жизнью».
4. При образовании свободного кислорода из углекислоты и воды под влиянием химических лучей нашего Солнца одновременно с этим выделяется и угольная кислота, которая независимо от хлорофильных растений выделяется всей животной и микробной жизнью планеты, их дыханием[303]. Угольная кислота получается и другим путем, связанным с жизнью: гниением углей и битумов. По существу, биогенного происхождения и та угольная кислота, которая выделяется во время вулканических извержений благодаря разрушению лавой и газами, поднимающимися из вулканических очагов биогенных пород – известняков, доломитов и аналогичных пород, сгоранием биогенных битумов и углей и биогенного органического вещества, проникающего все породы биосферы и метаморфической оболочки.
