Что такое жизнь?

при котором молекула спирта и три молекулы кислорода претерпевают перестановку и превращаются в две молекулы углекислого газа и три молекулы воды.

Про кристаллы нам говорят, что они формируют тройные периодические решетки, в них иногда можно узнать структуру отдельной молекулы, как в случае спирта и большинства органических веществ, в то время как в других кристаллах, например каменной соли (NaCl), нельзя четко выделить молекулы NaCl, поскольку каждый атом Na симметрично окружен шестью атомами Cl, и наоборот, а потому пары молекулярных партнеров обозначаются весьма условно.

Наконец, нас учат, что твердое вещество бывает кристаллическим или нет – в последнем случае его называют аморфным.

Различные состояния материи

Я не стану заявлять, будто все эти утверждения и разграничения ошибочны. Иногда весьма полезны для практических целей. Однако при истинном рассмотрении структуры материи пределы следует обозначать иначе. Фундаментальное различие лежит между двумя строками данной схемы «уравнений»:

молекула = твердое вещество = кристалл

газ = жидкость = аморфное вещество

Вкратце объясним эти утверждения. Так называемые аморфные твердые вещества в действительности не являются ни аморфными, ни твердыми. Рентгеновский анализ выявил рудиментарную структуру кристалла графита в «аморфном» угольном волокне. Итак, уголь представляет собой твердое и одновременно кристаллическое вещество. Если кристаллической структуры не выявлено, то материал следует считать жидкостью с очень высокой «вязкостью» (внутренним трением). Отсутствие четко определенной температуры плавления и скрытой теплоты плавления свидетельствует о том, что такое вещество не является истинно твердым. При нагревании оно постепенно размягчается и в конце концов становится жидким. Помню, в конце Первой мировой войны нам в Вене выдавали похожую на асфальт субстанцию в качестве заменителя кофе. Она была такой твердой, что приходилось использовать стамеску или топорик, чтобы разломать маленький кирпичик на гладкие кусочки. Однако со временем субстанция начинала вести себя как жидкость, уплотняясь в нижней части сосуда, где вы имели неосторожность оставить ее на пару дней.

Непрерывность газовой и жидкой фазы хорошо известна. Можно постепенно сжижать газ, минуя так называемую критическую точку. Но здесь мы не будем этого касаться.

Действительно значимое различие

Мы только что разъяснили в представленной выше схеме все, кроме самого главного, а именно нашего желания считать молекулу твердым = кристаллическим веществом.

Причина заключается в том, что формирующие молекулу атомы – вне зависимости от их количества – связывают силы той же природы, что и многочисленные атомы, составляющие истинно твердое вещество, кристалл. Молекула демонстрирует стойкость структуры, схожую с кристаллической. Помните, что этой же стойкостью мы объясняем стабильность гена!

Важное различие в структуре вещества определяется тем, связаны ли атомы этими «укрепляющими» силами Гайтлера – Лондона или нет. В твердом веществе и в молекуле – да. В состоящем из отдельных атомов газе, например парах ртути, – нет. В газе, состоящем из молекул, только атомы в каждой молекуле соединены подобным образом.

Апериодическое твердое вещество

Маленькую молекулу можно считать зародышем твердого вещества. Существует два способа строить на основе этого маленького твердого зародыша более крупные ассоциации. Первый весьма скучен: снова и снова повторять одну и ту же структуру в трех направлениях. Так происходит в растущем кристалле. После установления периодичности не существует определенного предела размеров агрегата. Второй способ – собирать более крупный агрегат, не прибегая к утомительному повторению. Это касается сложных органических молекул, в которых каждый атом и группа атомов играют определенную роль, не полностью эквивалентную ролям других атомов, как наблюдается в периодической структуре. Мы можем назвать данный случай апериодическим кристаллом или твердым веществом и выразить нашу гипотезу следующим образом: мы считаем, что ген – а может, и вся хромосомная фибрилла[34] – представляет собой апериодическое твердое вещество.

Разнообразие содержания миниатюрного кода