Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух…

Учитывая все вышесказанное, вернемся к задачке про последний вздох Цезаря. Вырвавшиеся из его легких молекулы – это сбежавшие из тюрьмы преступники. Их расселение по стране – диффузия молекул в атмосфере. А вероятность обнаружить бывшего заключенного в каком-то (сравнительно небольшом) городе – это вероятность того, что при следующем вдохе вам попадется одна из этих молекул. Итак, вопрос формулируется следующим образом: какой из двух сценариев лучше описывает ситуацию с выдохнутым Цезарем воздухом? Ответ где-то посредине. Как вещество и антивещество, значения 25 000 000 000 000 000 000 000 молекул и 0,00000000000000000001 % практически полностью уничтожают друг друга. Если сопоставить эти числа, выясняется, что при следующем вдохе к вам в легкие попадет примерно одна молекула из предсмертного «вздоха Цезаря». Это значение может слегка изменяться в зависимости от принятых допущений, но все же чрезвычайно велика вероятность, что вы только что вдохнули какие-то из тех самых атомов, которые служили Цезарю, когда он выкрикнул обвинение против Брута. А уж за день, совершенно точно, вы вдыхаете тысячи таких атомов или молекул.

Задумайтесь над этим. Несмотря на разделяющие вас время и пространство, какие-то молекулы, находившиеся в легких Цезаря, теперь находятся в ваших. Учитывая частоту дыхания (один вдох каждые четыре секунды), эти молекулы попадают в ваш организм 20 000 раз в сутки. За годы жизни некоторые из них могли встроиться в клетки вашего тела. От Юлия Цезаря не осталось ничего жидкого или твердого, но вы и он в некотором роде родственники. Переиначивая слова поэта, можно сказать, что атомы его дыхания принадлежат и вам.[5]

Надеюсь, вы понимаете, что дело совсем не в Цезаре. В том варианте, в котором я впервые услышал эту историю, речь шла не о Цезаре, а о распятом Христе (я учился в католической школе), и, вообще говоря, такую же историю можно рассказать о любом человеке в предсмертной агонии: о гибнущих жителях Помпеи, жертвах Джека Потрошителя или о задыхающихся во время газовой атаки солдатах Первой мировой войны. Кроме того, это относится к любому человеку, отошедшему в мир иной в собственной постели, – законы физики во всех случаях одни и те же. Да и вообще, я мог рассказать то же самое о Рин Тин Тине или цирковом слоне Джамбо, о любом жившем на свете существе – от бактерии до синего кита – и его последнем дыхании, частицы которого до сих пор циркулируют внутри нас.[6]

Но почему мы ограничиваемся только процессом дыхания? Вопрос о количестве молекул в последнем вздохе того или иного существа стал классическим вопросом в курсах физики и химии. И я начинаю нервничать, когда вновь и вновь слышу, как кто-нибудь рассуждает на тему «последнего вздоха». Почему не отважиться на большее? Почему не пойти дальше и не связать молекулы воздуха с более общими и глобальными явлениями? Почему не рассказать историю всех газов, которые попадают в наши легкие?

Все важные события в истории Земли – от вулканических извержений гадейской эпохи до появления сложных форм жизни – в значительной степени определялись поведением и эволюцией газов. Газы сформировали не только нашу атмосферу, но и континенты и океаны. История Земли – это история газов. В значительной степени это справедливо и в отношении человеческой цивилизации, особенно за несколько последних столетий. Когда человек научился использовать физические свойства газов, он создал паровой двигатель и смог за секунды взрывать горы, формировавшиеся миллиарды лет. А использование химических свойств газов позволило выплавлять сталь для строительства небоскребов, избавиться от боли при хирургических операциях и производить столько пищи, сколько нужно, чтобы прокормить весь мир. Как и последний вздох Цезаря, вся история мира до сих пор с нами: ветер играет листьями деревьев, поднимаются ввысь наполненные горячим воздухом воздушные шары, а навязчивый запах лаванды или мяты (а также кишечных газов) бьет в нос с такой силой, что пропитывает все вокруг. Поднесите еще раз ладонь к губам и почувствуйте: единым вдохом можно охватить весь мир.

При написании этой книги я преследовал цель: я хотел сделать историю невидимых газов видимой, чтобы вы смогли увидеть ее столь же явственно, как свое дыхание свежим ноябрьским утром.