Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Вернадский - химическое строение биосферы

Глава XV. ПЛАНЕТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЖИЗНИ. СИММЕТРИЯ КАК ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ПРОСТРАНСТВА. СОСТОЯНИЕ ПРОСТРАНСТВА КОСНЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕЛ НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ

 

биосфера

 

Смотрите также:

 

БИОСФЕРА. Следы былых биосфер

 

Вернадский Владимир Иванович

 

Вернадский. Ноосфера Вернадского. Биосфера планеты Земля

 

Владимир Иванович Вернадский. Основанные Вернадским ...

 

Биосфера. Вернадский. Дж. Мерей. Зюсс. Ламарк

 

ВЕРНАДСКИЙ. БИОСФЕРА. Представитель космизма ...

 

НООСФЕРА. ВЕРНАДСКИЙ

 

Вернадский. Какое вещество считается живым. Термин «живое ...

 

ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ ВЕРНАДСКИЙ. Биография и книги ...

 

ВЕРНАДСКИЙ. Биография и труды Вернадского. Вершиной его ...

 

Ноосфера. Вернадский. Пьер Тейяр де Шарден

 

Жизненный путь моего научного познания явлений симметрии на нашей планете

 

Прежде чем перейти к рассмотрению этих явлений, я думаю, может быть, будет проще всего в этой не вошедшей в систему наук области, если я попытаюсь подойти к ним субъективно, изложив жизненную историю моего ознакомления с этой областью явлений.

 

Я встретился с понятием симметрии на студенческой скамье, когда больше 60 лет тому назад, в 1881 г., начал заниматься кристаллографией, слушал лекции по кристаллографии в изложении проф. В.В. Докучаева в Петербургском университете. Тогда мы изучали кристаллографию как науку о природных многогранниках минералов и химических соединений, и законы симметрии были законы этих многогранников. Это было просто. И так было не только у нас, но и в Западной Европе и в Америке.

 

Прекрасная для своего времени книжка Н.И. Кокшарова (1818-1892) 60-х годов [43], которой мы пользовались студентами, вполне отвечала такому представлению. О симметрии в ней только упоминалось. Но в это время уже начинались и существовали течения, которые в течение моей жизни привели к представлению об учении о симметрии как области знаний, определяющей геометрические проявления природных пространств. О них я уже знал, кончая курс Петербургского университета.

 

Через три года по окончании университетского курса, в 1888 г. мне пришлось в заграничной командировке слушать курс П. Грота (1843-1927) в Мюнхене, который был больше в курсе новых течений, чем мы были тогда в Петербурге, хотя в действительности оригинальная главная творческая работа в этой области шла в это время как раз в Петербурге - Е.С. Федоров (1853-1919). Но его работы в Горном институте не привлекали тогда к себе широкого внимания [44].

 

П. Грот читал тогда свой университетский курс по-старому, который мало отличался от курса В.В. Докучаева (1846-1903) (лекции которого я издавал) .

 

Новые направления, помимо Федорова, создавались тогда в Париже (Мал- ляр)  и в Мюнхене (JI. Зонке), лекции которого я слушал. Но впервые более глубокие понятия о симметрии были выражены Е.С. Федоровым  в кратком учебнике, вышедшем в 1891 г., резко изменившем мою постановку преподавания кристаллографии в Московском университете в первые же годы моей профессорской деятельности, заставившей меня углубиться в понятие симметрии больше, чем я это делал до тех пор. Большая заслуга П. Грота заключается в том, что он первый поддержал искания Е.С. Федорова, работы которого стали печататься на немецком языке и стали доступны в мировом масштабе в то время, как они не были признаны в нашей стране. Как мы увидим дальше (см. § 127), логически правильное развитие идей Федорова привело в 1934 г. советских кристаллографов и геометров к представлению о кристаллах как формах кристаллических пространств (состояниях кристаллических пространств) и о законах симметрии как о геометрических законах векториальных, трехмерных однородных природных эвклидовых пространств.

 

Одновременно с этим я изучил представление о симметрии в другом подходе, в котором исчезали многогранники и который охватил кристаллофизику.

Здесь излучение работ и личные разговоры с Э. Малляром (1833-1894), профессором "Ecole des Mines" в Париже и П. Либишем (1852-1922) в Берлинском университете , которые самостоятельно и независимо развивали эту область симметрии и с которыми я встречался во время моих частых поездок за границу, позволили мне охватить другую сторону явлений симметрии, проявляющуюся в явлениях энергетических или в материальных явлениях, связанных с движениями газов и жидкостей (поверхности растворения).

 

Это выявило для меня резко другой геометрический аспект явлений симметрии, сводящийся в конце концов к той же геометрической основе природных физико-химических явлений, закономерно объединяющей некоторые из кристаллических пространств в одно целое . В 1888-1889 гг. в Париже я работал в лаборатории Ле Шателье в "Ecole des Mines", который был тогда в полном блеске своих сил, и у него там впервые познакомился с идеями Гиб- бса, которые тогда не были еще переведены на немецкий язык, и я пользовался его работами, напечатанными в Коннектикутской Академии наук. Они оказали на меня огромное влияние, так же как и работы самого Ле Шателье в этом направлении. Это отразилось на моей пробной лекции в Московском университете в 1889 г. "О полиморфизме как общем свойстве материи" . Здесь я впервые ввел полиморфические разности как кристаллические состояния материи, как аналогии физическим состояниям вещества и как связанные с переходом из одного состояния в другое состояние симметрии с определенным тепловым эффектом^^Уже в молодые годы я заинтересовался геометрическим проявлением поверхностных сил в природных кристаллических многогранниках, резко нарушавших их форму и как бы дававших переход, как думали некоторые кристаллографы и биологи, к форме живых организмов - к многогранникам, в которых исчезали плоские грани.

 

Поверхностные силы играют основную роль в форме живых организмов, и такую же, можно было думать, роль играют они в этих многогранниках. Я работал над поверхностными силами экспериментально у Зонке в Мюнхене и позже в Москве повторял и развивал опыты Плато, ничего об этом не печатая. Я ознакомился с большой разбросанной литературой в этой области, выходившей за рамки обычных классификаций наук (Шарф, Фогельзанг, О. Леман, Е. Гек- кель и др.).

 

Для этой же цели я в свое время изучил работы проф. Бомбичи [46] в Болонье и ознакомился с интересной коллекцией, собранной им в течение всей жизни в этом городе. Но при тщательном рассмотрении никаких явлений перехода к симметрии живых существ здесь уловить было нельзя.

Вернувшись в старости к этому вопросу о живом и косном, исходя из идей П. Кюри я пришел к заключению, что в живых веществах мы имеем дело с состоянием пространства, не отвечающим эвклидовой геометрии. К этому я вернусь ниже (см. § 132 и сл.).

 

Я основывался на факте, открытом Л. Пастером в 1848-1860 гг., принципиальное значение которого было ему вполне ясно (см. § 140), что явления, наблюдаемые при кристаллизации в теле организмов, т.е. в пространстве, им занятом, основных кристаллических соединений, строящих тела организмов, не могут отвечать кристаллическим структурам, образующимся в эвклидовом трехмерном пространстве, так как один "стерически правый" изомер всегда исчезает. Уже Пастер доказал, что вопрос идет не только о кристаллах, но и о химических молекулах.

 

Вопрос, поднятый Пастером, связан с вопросом о правизне и левизне и позволяет чрезвычайно углубиться в физико-химические явления. Уже Пастер связывал его, как я уже указывал (см. § 118), с характером пространства даже космического.

 

Правизна-левизна есть явно геометрическое понятие. Но она странным образом в геометрии отсутствует. И геометры подошли к ней только в XX в., а натуралисты только в явлениях симметрии. В геометрии понятие правизны и левизны до сих пор логически до конца не обработано и его значение только начинает входить в сознание и получать место в геометрии. Неопределенное положение правизны-левизны как геометрического понятия сохраняется и до сих пор. Но в природных процессах симметрии она играет огромную роль.

 

В основах геометрии она должна быть включена, вероятно, как пропущенный Эвклидом постулат. Такое положение резко отражается на явлениях симметрии, изучаемых натуралистом в природе.

 

Обратившись к вопросу о правизне и левизне в природе, я встретился с огромной литературой, раньше мне не известной, биологической, частью конхиологической, настоящих сводок которой тогда не было, и которая в значительной части выходила за область моих интересов. Когда я начал с ней знакомиться, существовала только одна своеобразная, но очень интересная сводка: "О спиралях в природе, в жизни и в искусстве" в двух изданиях Т. Кука [47], любителя, эстета и философа, подходившего к этому вопросу совершенно с другой стороны; его интересовали спирали и их проявления в окружающем мире, в быту и в искусстве. Эта сводка растений сохранила свое значение до сих пор; но для животных уже после того, как я стал этим заниматься, вышла очень основательная, конечно, как все сводки, все-таки неполная, сводка проф. Людвига в Галле, с которым я вошел в контакт и который продолжает свою полезную работу до сих пор и собрал чрезвычайно ценный, критически продуманный материал [48].

 

Из этой сводки ясно, какое огромное и глубокое значение имеют в жизненных процессах животного царства правизна и левизна, и сколько здесь еще неясного, только намечающегося. Биологи до сих пор еще не переработали и не сделали выводов из этого огромного материала, который содержится в сводках Людвига. Эта работа стоит на очереди. Необходима такая же сводка для растений.

 

Знакомясь с этим вопросом, я увидел, что здесь нельзя идти только наблюдательным путем и что здесь необходима постановка эксперимента.

 

В Биогеохимической лаборатории в Ленинграде, кажется в 1921 г., я поставил темой работы, левые ли белки в левых и правых разностях брюхоногих моллюсков (Gastropoda). Тогда выделить эти белки, которые оказались совсем неизученными, нам не удалось. После переезда в Москву в 1934 г., благодаря помощи проф. А.Р. Кизеля в Биохимической лаборатории Московского университета, которому я приношу здесь благодарность, проблема была разрешена. В обеих разностях белки оказались стерически левые (см. § 143) [49]. В Москве я встретился с работами Г.Ф. Гаузе, профессора Московского университета, в лаборатории проф. Алпатова, который работал и работает в тесном контакте с Биогеохимической лабораторией и который углубил и расширил в новой обстановке XX в. проблему, поставленную в XIX столетии Пастером. К его работам мне придется вернуться позже (см. § 143). В 1940-1941 гг. он дал на русском и английском языках сводку как своей работы, так и всей проблемы диссимметрии Пастера или, как он ее называет: "Об асимметрии протоплазмы и оптической активности живого вещества" [50].

 

Вместе с проф. Г.Ф. Гаузе в Биогеохимической лаборатории мы обсуждали этот вопрос с физиками и математиками Москвы. Выяснилась необходимость новой работы в области геометрии Римана, которая ждет своего исследователя. И пока приходится ждать.

 

Знакомясь с литературой о количестве правых и левых многогранников при кристаллизации, происходящей вне тела организмов, я встретился с неясностью конечного результата и счел необходимым проверить этот результат в природном процессе. Я остановился на одном из наиболее кристаллографически изученных тел - на кварце. Работа была проделана по моему указанию Г.Г. Леммлейном в лаборатории кристаллографии Академии наук. Были изучены: а-кварцы и p-кварцы для каждой полиморфной разности из одного определенного месторождения. Оказалось, что при достаточном числе их - несколько сот для а-кварцев - отношение правых к левым приближается к единице тем точнее, чем больше количество монокристаллов [51] . Это показывает, что коренной пространственной разницы между правизной и левизной в этих явлениях кристаллов, которую мы наблюдаем в живых организмах, здесь нет. Как доказали позже советские геометры и кристаллографы (см. § 127), правые и левые кварцы находятся в одном и том же эвклидовом трехмерном однородном векториальном пространстве, но принадлежат к разным федоровским группам (см. § 127). Таким образом, ясно, что нельзя сравнивать кристаллизацию в кристаллическом пространстве и кристаллизацию в теле живых организмов.

 

С тех же молодых лет я следил за работами О. Лемана в Карлсруэ и много лет находился с ним в непрерывном научном обмене. О. Леман был одним из основоположников вопроса, как говорят теперь, о мезоморфных состояниях и о "жидких кристаллах". Некоторые из опытов Лемана я проделывал. В своей молекулярной физике и в ряде других работ [53] он собрал, частью идя путем пионера, огромное количество точно установленных фактов, которые до сих пор заслуживают непрерывного изучения.

 

В течение ряда лет в Париже я имел случай видеть и внимательно изучить препараты П. Гобера, оригинального работника в области мезоморфных структур. К сожалению, при моем посещении Страсбурга я застал уже больным проф. Ж. Фриделя (1865-1933), который ввел в науку представление о мезоморфных состояниях. Я был в курсе его работ с самого начала только по литературе.

 

В то время я придавал философии гораздо больше значения в научной работе, чем придаю сейчас. Мои попытки ознакомления с философскими представлениями о симметрии, о положении ее в области философских исканий показали мне почти полное отсутствие философской мысли в этой области и малый интерес тех попыток, которые были.

 

Подходя сейчас к явлениям симметрии, исходя из идеи П. Кюри, я столкнулся с резким отличием между теми выводами эмпирического знания, которые лежат в моих представлениях о симметрии, и теми, которые господствуют сейчас в нашей школе и в представлениях о реальном пространстве наших физиков и математиков. Мне необходимо вследствие этого прежде, чем идти дальше, коснуться вопроса о симметрии и о физико-химическом пространстве во всем его объеме.

 

 

 

К содержанию книги: Академик Владимир Иванович Вернадский - Химическое строение биосферы Земли и ее окружения

 

 

Последние добавления:

 

Тайны ледниковых эпох

 

ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ В ГОЛОЦЕНЕ

 

Тимофеев-Ресовский. ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ

 

Ковда. Биогеохимия почвенного покрова

 

Глазовская. Почвоведение и география почв

 

Сукачёв: Фитоценология - геоботаника